JP5574861B2

JP5574861B2 - 配管減肉測定装置

Info

Publication number: JP5574861B2
Application number: JP2010159916A
Authority: JP
Inventors: 鐘泰金川; 秀樹和田; 新吾田沖
Original assignee: Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
Current assignee: Shin Nippon Nondestructive Inspection Co Ltd
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2010-07-14
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-07-14
Also published as: JP2012021882A

Description

本発明は、水平面内に配置され、内部に障害物（例えば、接続端部が内部に突出するＴ字配管箇所や溶接箇所のように出っ張った部分、接続端部が内部に突出しないＴ字配管箇所のように陥没部分）が存在する長距離の配管内に挿入されて、配管の肉厚測定を行う配管減肉測定装置に関する。

発電所や変電所等の電力設備、化学プラント、都市ガス供給設備、下水道設備等で使用されている液体やガス等の流体移送用の配管は、保全のために定期的に検査が行われている。しかし、地中に埋設された配管、高所に設けられた配管、管径の小さな（例えば、５００ｍｍ以下の）配管等のように、配管内に直接人が入って内部点検を行うことができない配管では、検査機器を搭載した自走式の測定台車を配管内に挿入し、配管内を移動させながら検査を行っている。このとき、測定台車の側部から半径方向外側に突出する複数の車輪を配管の内面に当接させて移動することにより、測定台車の配管内での姿勢（周方向位置）を一定に保つと共に、測定台車の中心を配管の軸心上に保持している（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平０６−０６６５６２号公報特開平０８−２３０６６６号公報

しかしながら、特許文献１、2に記載された測定台車では、測定台車の側部から半径方向外側に突出する複数の車輪を配管の内面に当接させながら移動するので、配管の内部に出っ張った部分（例えば、接続端部が内部に突出するＴ字配管箇所や溶接箇所）が存在すると、突出した車輪が出っ張った部分に引っかかって、出っ張った部分を通過できないという問題がある。また、内部に陥没する部分（例えば、接続端部が内部に突出しないＴ字配管箇所）が存在すると、突出させた車輪が陥没部分に落ち込んで引っかかり、陥没部分を通過できないという問題がある。このため、配管の入り口から、出っ張った部分や陥没部分までの領域は検査できても、出っ張った部分や陥没部分を越えた遠方の領域は検査できないという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、内部に出っ張った部分や陥没部分等の障害物が存在しても、障害物をスムーズに通過することができると共に、測定台車の配管内での姿勢を保持して検査を行うことが可能な配管減肉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配管減肉測定装置は、水平面内に配置され、内部に障害物が存在する配管内に挿入される測定台車と、該測定台車の前側に設けられ前記配管の厚みを測定する厚み測定手段と、前記測定台車の後部に配置され、該測定台車を進退させる進退駆動手段とを有する配管減肉測定装置であって、
前記測定台車は、中央に配置される筒状ケーシングと、
前記筒状ケーシングの外周部を周方向に均等に分割した位置にそれぞれ設けられて、前記障害物が存在しない領域では半径方向外側に向けて放射状に拡出し、該障害物が存在する領域では半径方向内側に向けて放射状に縮退する少なくとも３つの平行リンク機構と、
前記各平行リンク機構の半径方向外側に設けられた前後対となる車輪と、
前記各平行リンク機構を同期して拡出又は縮退するリンク駆動機構とを有し、
前記厚み測定手段は、前記筒状ケーシング内に配置された第２のモータと、該第２のモータによって回転駆動され前記筒状ケーシングの軸心位置に配置された回転軸と、該回転軸に中間部が直交して取付けられたアーム部材と、該アーム部材の一端側に設けられた厚み測定センサとを有し、
前記アーム部材は、前記回転軸と連結するアーム本体と、先側から前記厚み測定センサを突出させて保持するセンサホルダと、前記アーム本体の一端側と前記センサホルダの基側を接続する自在継手とを有し、しかも、前記自在継手は、前記センサホルダの基部に設けられた傾動部と、前記アーム本体の一端部に設けられ、前記傾動部と係合して該傾動部の軸心位置と該アーム本体の軸心位置を一致させるベース部と、前記傾動部を前記ベース部の方向に付勢するスプリングとを備えている。

本発明に係る配管減肉測定装置において、前記少なくとも３つの平行リンク機構は、前記筒状ケーシングの前後の一方側に固定配置された固定リングと、前記筒状ケーシングの前後の他方側に前後方向に移動可能に配置された摺動リングと、前記固定リング及び前記摺動リングにそれぞれ基部が回動自在に連結されたクロスアームと、前記各クロスアームの先側に設けられ、前後両側にそれぞれ前記車輪が設けられたリンクプレートと、前記摺動リングを前記固定リングの方向に付勢するスプリングとを有する構成とすることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、前記リンク駆動機構は、前記固定リングに設けられた第１の軸受けと、前記固定リングと対向し、前記摺動リングを間にして前記筒状ケーシングの他方側に配置した第２の固定リングに設けられた第２の軸受けと、前記摺動リングに設けられた雌ねじ部材に中間部が螺合し、一方端部及び他方側がそれぞれ前記第１、第２の軸受けに支持された雄ねじ部材と、該雄ねじ部材の他端部と連結して、該雄ねじ部材を回転する第１のモータとを有する構成とすることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、前記進退駆動手段は、前記筒状ケーシングの後部に該筒状ケーシングの軸心回りに回転自在に連結された長尺の可撓性部材と、該可撓性部材を前記配管内に挿入する送出し機構とを有することができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、前記筒状ケーシングの外側には、該筒状ケーシングの軸心に平行に、撮像手段が設けられていることが好ましい。
ここで、前記撮像手段は、前記測定台車の前方を照明する前方照明器と、該測定台車の前方を撮影する前方カメラと、該測定台車の後方を照明する後方照明器と、該測定台車の後方を撮影する後方カメラとを有する構成とすることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置においては、平行リンク機構が半径方向外側に向けて放射状に拡出して、平行リンク機構の半径方向外側に設けられた前後対となる車輪を、配管の内面に当接させることができるので、筒状ケーシングの軸心位置を配管の軸心位置に一致させることができる。その結果、測定台車は、配管内での姿勢を一定に保持しながら、配管内を移動することができる。
また、平行リンク機構が半径方向内側に向けて放射状に縮退して、平行リンク機構の半径方向外側に設けられた前後対となる車輪を半径方向内側に向けて移動させることができるので、配管内に障害物が存在しても、車輪が障害物に引っかかることがない。その結果、測定台車は、障害物を避けて通過することができる。なお、測定台車が、障害物が存在する領域を通過した後は、平行リンク機構を半径方向外側に向けて放射状に再び拡出させて、平行リンク機構に設けられた車輪を配管の内面に当接させることで、測定台車の筒状ケーシングの軸心位置を配管の軸心位置に再度一致させることができ、配管内での姿勢を一定に保持しながら、配管内を移動させることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、少なくとも３つの平行リンク機構が、筒状ケーシングの前後の一方側に固定配置された固定リングと、筒状ケーシングの前後の他方側に前後方向に移動可能に配置された摺動リングと、固定リング及び摺動リングにそれぞれ基部が回動自在に連結されたクロスアームと、各クロスアームの先側に設けられ、前後両側にそれぞれ車輪が設けられたリンクプレートと、摺動リングを固定リングの方向に付勢するスプリングとを有する場合、簡単な構成で、配管内に測定台車を挿入した際に、筒状ケーシングの軸心を配管の中央に容易に保持できる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、リンク駆動機構が、固定リングに設けられた第１の軸受けと、固定リングと対向し、摺動リングを間にして筒状ケーシングの他方側に配置した第２の固定リングに設けられた第２の軸受けと、摺動リングに設けられた雌ねじ部材に中間部が螺合し、一方端部及び他方側がそれぞれ第１、第２の軸受けに支持された雄ねじ部材と、雄ねじ部材の他端部と連結して、雄ねじ部材を回転する第１のモータとを有する場合、簡単な構成で、配管内に測定台車を挿入した際に、各平行リンク機構をリンク駆動機構を介して同期して駆動（半径方向外側に向けて拡出、又は半径方向内側に向けて縮退）させることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置においては、厚み測定手段が、筒状ケーシング内に配置された第２のモータと、第２のモータによって回転駆動され筒状ケーシングの軸心位置に配置された回転軸と、回転軸に中間部が直交して取付けられたアーム部材と、アーム部材の一端側に設けられた厚み測定センサとを有するので、厚み測定センサの回転中心位置を配管の中心位置に維持し、厚み測定センサを配管の内周面に沿って移動させることができる。これにより、配管の周方向に沿った厚みを容易に測定できる。

本発明に係る配管減肉測定装置においては、アーム部材が、回転軸と連結するアーム本体と、先側から厚み測定センサを突出させて保持するセンサホルダと、アーム本体の一端側とセンサホルダの基側を接続する自在継手とを有し、しかも、自在継手が、センサホルダの基部に設けられた傾動部と、アーム本体の一端部に設けられ、傾動部と係合して傾動部の軸心位置とアーム本体の軸心位置を一致させるベース部と、傾動部をベース部の方向に付勢するスプリングとを備えているので、厚み測定センサを配管の内周面に対向させて配置することができ、配管の厚みを正確に測定することができると共に、厚み測定センサが障害物に接触した際に、センサホルダの軸心を測定台車の移動方向の後方側に傾斜させることができ、障害物との接触による衝撃力で厚み測定センサが破損することを防止する。更に、厚み測定センサが障害物に引っかかることを防止できると共に、障害物が存在していても、厚み測定センサを通過させることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、進退駆動手段が、筒状ケーシングの後部に筒状ケーシングの軸心回りに回転自在に連結された長尺の可撓性部材と、可撓性部材を配管内に挿入する送出し機構とを有する場合、可撓性部材の捩れ状態が測定台車に伝達するのを簡単な構成で防止することができ、測定台車を配管の内面に沿ってスムーズに移動させて、目標とする測定位置まで移動させることができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、筒状ケーシングの外側に、筒状ケーシングの軸心に平行に、撮像手段が設けられている場合、配管内の障害物の存在を確認することができ、障害物の配管内の位置に応じて、平行リンク機構の操作（半径方向外側への拡出又は半径方向内側への縮退）を的確に行うことができる。

本発明に係る配管減肉測定装置において、撮像手段が、測定台車の前方を照明する前方照明器と、測定台車の前方を撮影する前方カメラと、測定台車の後方を照明する後方照明器と、測定台車の後方を撮影する後方カメラとを有する場合、測定台車を配管内に挿入する際の障害物の状況、測定台車を配管内から引出しながら検査を行う際の障害物の状況を、それぞれ正確に把握することができる。

本発明の一実施の形態に係る配管減肉測定装置の使用状態を示す側面図である。図１のＰ−Ｐ断面図である。本発明の一実施の形態に係る配管減肉測定装置の要部の説明図である。同配管減肉測定装置の筒状ケーシングの部分側断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は同配管減肉測定装置のセンサホルダの説明図である。

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３に示すように、本発明の一実施の形態に係る配管減肉測定装置（以下、単に測定装置ともいう）１０は、水平面内又は傾斜面内（０を超えて３０度以下の範囲の傾斜角度）に配置され、内部に障害物１１が存在する配管１２内に挿入される測定台車１３と、測定台車１３の前側に設けられ配管１２の厚み（肉厚）を測定する厚み測定手段１４と、測定台車１３の後部に配置され、測定台車１３を進退させる進退駆動手段１５とを有するものであり、測定台車１３を配管１２内に挿入してその目標とする測定位置まで移動（前進）させた後、この測定台車１３を配管１２内から引出しながら（測定位置から後退させながら）、配管１２の厚み測定を行う。以下、測定台車１３の配管１２内への挿入方向（引出し方向とは反対の方向）を、測定台車１３の進行方向（前方）として、詳しく説明する。

ここで、配管１２は、例えば、直線部１６と、図示しない曲がり部の組合わせから構成され、障害物１１は、接続端部が配管１２の内部（図１では、直線部１６の内部）に突出しているＴ字配管箇所である。なお、測定対象となる配管は、この構成に限定されるものではなく、例えば、直線部のみで構成されたものでもよく、また曲がり部のみで波形状に構成されたものでもよい。ここで、配管１２は、例えば、５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下程度の内径を有し、３０ｍ以上（主として、５０ｍ以上、更には７０ｍ以上）の長さを有している。なお、測定装置１０は、長距離の配管の測定に適しているため、長さの上限値については規定していないが、例えば、２００ｍ以下（主として、１５０ｍ以下、更には１２０ｍ以下）程度である。

図１〜図３に示すように、測定台車１３は、中央に配置される筒状ケーシング１７と、筒状ケーシング１７の外周部を周方向に均等に分割した位置（図２では、３等分した位置）にそれぞれ設けられて、障害物１１が存在しない領域では半径方向外側に向けて放射状に拡出し、障害物１１が存在する領域では半径方向内側に向けて放射状に縮退する３つの平行リンク機構１８と、各平行リンク機構１８の半径方向外側に設けられた前後対となる車輪１９と、各平行リンク機構１８を同期して半径方向外側に向けて放射状に拡出又は半径方向内側に向けて放射状に縮退するリンク駆動機構２０とを有している。

ここで、測定台車１３は、耐食性を備える金属（例えば、ステンレスやアルミニウム合金）やプラスチック（例えば、繊維強化プラスチック等）で構成され、軽量（例えば、３ｋｇ以下程度、更には１ｋｇ以下程度）であり、その全長（筒状ケーシング１７の長さ）が３０ｃｍ以下、更には１５ｃｍ以下程度である。また、車輪１９は、配管１２の内面２１から滑りにくい材質で構成する必要があるため、例えば、ＭＣナイロン（登録商標）と呼ばれる６ナイロン（ＰＡ６）で構成することが好ましい。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、ゴム製やプラスチック製のものも使用できる。

３つの平行リンク機構１８は、筒状ケーシング１７の前後の一方側（例えば、前側）の周囲に環状に固定配置された固定リング２２と、筒状ケーシング１７の前後の他方側（後側）の周面に環状に設けられ、前後方向に移動可能に配置された摺動リング２３と、固定リング２２及び摺動リング２３にそれぞれ基部が回動自在に連結されたクロスアーム２４と、各クロスアーム２４の先側に設けられ、前後両側にそれぞれ車輪１９が設けられたリンクプレート２５と、摺動リング２３を固定リング２２の方向に付勢する引張りばね（スプリングの一例）２６とを有している。クロスアーム２４は、側面視してＸ字状に交差配置される主ロッド２７と２つのガイドロッド２８、２９とを有するパンタグラフ式のものである。

図３に示すように、２つのガイドロッド２８、２９は、主ロッド２７を幅方向両側から挟み込むように対向配置され、その交差部分が回動自在にねじ止め固定されている。この主ロッド２７の基部が、固定リング２２に回動自在に取付けられ、２つのガイドロッド２８、２９の基部が、摺動リング２３に回動自在に取付けられている。そして、平行リンク機構１８は、筒状ケーシング１７を配管１２の軸心位置に保持するため３組設けているが、４組以上（上限は、８組程度）でもよい。また、リンクプレート２５は、対向配置されて、車輪１９の車軸３０を前後両側にそれぞれ回転可能に保持する２つのプレート部３１、３２で構成されている。なお、主ロッド２７の先部は、対向配置されたプレート部３１、３２の間に配置され、しかも各プレート部３１、３２に形成された長孔３３内を移動可能に取付けられている。また、各ガイドロッド２８、２９の先部は、プレート部３１、３２を、外側から挟み込むように、回動自在に取付けられている。

摺動リング２３を固定リング２２の方向に付勢する引張りばね２６の両側には、フック部３４、３５が設けられ、一方側のフック部３４が、固定リング２２にねじ止めされた係合部３６に、また他方側のフック部３５が、摺動リング２３にねじ止めされた係合部３７に、それぞれ引っ掛けられている。なお、引張りばね２６は、筒状ケーシング１７の周方向に隣り合うクロスアーム２４の間に、１つずつ配置されている（ここでは、合計３つ）。しかし、その一部に配置してもよく（合計が１つ又は２つ）、また、隣り合うクロスアームの間に２つ以上配置してもよい。

リンク駆動機構２０は、固定リング２２の外周部に設けられた第１の軸受け３８と、固定リング２２と対向し、摺動リング２３を間にして筒状ケーシング１７の他方側（後側）に、第１の軸受け３８と同一の周方向角度位置に配置した第２の固定リング３９に設けられた第２の軸受け４０と、摺動リング２３に設けられた雌ねじ部材４１に中間部が螺合し、一方端部及び他方側がそれぞれ第１、第２の軸受け３８、４０に支持されたボールねじ４２（雄ねじ部材の一例）と、ボールねじ４２の他端部とカップリング４３を介して連結して、ボールねじ４２を回転する第１のモータ４４とを有している。なお、符号４５は、筒状ケーシング１７の外周部に取付けられて、ボールねじ４２をガイドするガイド部材、符号４６はカップリング４３のカバー部材である。

このような構成とすることにより、第１のモータ４４を回転させると、ボールねじ４２が回転し、ボールねじ４２に螺合している雌ねじ部材４１は、ボールねじ４２の回転に伴って、ボールねじ４２に沿って前後方向に移動するので、雌ねじ部材４１に連結している摺動リング２３も、ボールねじ４２に沿って前後方向に移動する。その結果、各平行リンク機構１８を同期して駆動（半径方向外側に向けて拡出、又は半径方向内側に向けて縮退）させることができる

具体的には、摺動リング２３が固定リング２２から離れる方向に移動すると、各リンクプレート２５は、図３に示す実線の位置から二点鎖線の位置へ移動して、主ロッド２７の先部がプレート部３１、３２の長孔３３に沿って、測定台車１３の後側へ移動する。その結果、各平行リンク機構１８は、同期して半径方向内側に向けて縮退する。ここで、各引張りばね２６に縮もうとする方向の力（圧縮力）が加わっている。このため、各平行リンク機構１８にこの圧縮力が作用して、各平行リンク機構１８の連結部に生じる遊びが解消され、第１のモータ４４を回転させて摺動リング２３を移動させた際、各平行リンク機構１８の駆動の応答性を高めることができる。なお、圧縮力は、各引張りばね２６を固定リング２２と摺動リング２３に取付ける係合部３６、３７のねじ止め位置を変更することで調整できる。

図１、図４、図５に示すように、厚み測定手段１４は、筒状ケーシング１７内に配置された第２のモータの一例であるギヤ付きモータ４７と、ギヤ付きモータ４７によって回転駆動され筒状ケーシング１７の軸心位置に配置された回転軸４８と、回転軸４８に直交して中間部が取付けられたアーム部材４９と、アーム部材４９の一端側に設けられた厚み測定センサの一例である超音波探触子５０とを有している。ここで、筒状ケーシング１７の前側には断面円形の前蓋部５１が、後側には断面円形で後部に縮径した突出部５２を備えた後蓋部５３が、それぞれ嵌込まれている。そして、ギヤ付きモータ４７と前蓋部５１との間、及びギヤ付きモータ４７と後蓋部５３との間には、それぞれモータ押え５４、５５が配置され、筒状ケーシング１７内でのギヤ付きモータ４７の位置決めがなされている。

ギヤ付きモータ４７の出力軸５６には、カップリング５７及び回転連結軸５８を介して回転軸４８が設けられている。回転軸４８は、回転連結軸５８の先部にねじ固定されて、筒状ケーシング１７の前方へ突出して設けられ、しかも測定台車１３の前側中心位置にある。また、回転軸４８に直交して取付けられたアーム部材４９の他端部には、取付け部材５９を介してカウンターウエイト６０が取付けられている。これにより、ギヤ付きモータ４７によって回転軸４８が回転駆動することで、超音波探触子５０を、スムーズに回転させることができる。

また、カップリング５７の前方には、周知のスリップリング６１が設けられ、筒状ケーシング１７内の信号用コード（図示せず）が、スリップリング６１を介し、回転連結軸５８の内部を通って超音波探触子５０に接続されている。ここで、スリップリング６１は、リング押え６２により筒状ケーシング１７内に取付けられている。なお、図４において、符号６３、６４は、筒状ケーシング１７内への水の侵入を防止するＯリングである。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、アーム部材４９は、回転軸４８と連結する管部材（アーム本体の一例）６５と、先側から超音波探触子５０を突出させて保持するセンサホルダ６６と、管部材６５の一端側とセンサホルダ６６の基側を接続する自在継手６７とを有している。また、自在継手６７は、センサホルダ６６の基部に設けら、基端に向けて徐々に縮径する円錐台状の傾動部６８と、管部材６５の一端部に設けられ、傾動部６８と係合して（傾動部６８が嵌入可能な円錐台状の窪み部を有して）傾動部６８の軸心位置と管部材６５の軸心位置を一致させるベース部６９と、傾動部６８をベース部６９の方向に付勢するスプリング７０とを備えている。ここで、スプリング７０の一端側は、傾動部６８の中央部に傾動部６８の軸心方向に形成された貫通孔内に挿入され、貫通孔に直交して挿通されたピン部材７１を介して掛止されている。一方、スプリング７０の他端側は、フック部材７２を介して、管部材６５の他端部に設けられた取付け部材５９に掛止されている。

測定台車１３が配管１２内を移動して、超音波探触子５０の側部が、配管１２内に突出している障害物１１に当接すると、超音波探触子５０が障害物１１を押す際の反力が超音波探触子５０に作用する。その結果、超音波探触子５０を保持しているセンサホルダ６６では、図５（Ｂ）に示すように、傾動部６８がベース部６９から離脱することになって、センサホルダ６６（超音波探触子５０）は、管部材６５（ベース部６９）に対して、測定台車１３の移動方向の後方側に傾斜する（折れ曲がる）。そして、管部材６５（ベース部６９）の軸心と障害物１１の中心との間の距離が減少するのに伴って、センサホルダ６６（超音波探触子５０）の後方側への傾斜角度は徐々に増加する。その結果、超音波探触子５０の側部に当接した障害物１１の先端角部は、超音波探触子５０の側面上を超音波探触子５０の先端側に向けて移動し、障害物１１の先端角部は超音波探触子５０の先端面上に到達する。その結果、超音波探触子５０は、超音波探触子５０の先端角部を障害物１１の先端面上に当接させながら移動することができ、超音波探触子５０は障害物１１を通過することができる。

また、センサホルダ６６が管部材６５に対して折れ曲がった場合、スプリング７０は更に引伸ばされた状態になる。このため、スプリング７０に生じる圧縮力が増大することになって、超音波探触子５０が障害物１１を通過し終わると同時に、傾動部６８はベース部６９に係合する（傾動部６８がベース部６９に形成されている窪み部内に引き込まれる）。その結果、センサホルダ６６の軸心位置は管部材６５の軸心位置に一致する。

図１、図２に示すように、筒状ケーシング１７の外側には、筒状ケーシング１７の軸心に平行に、撮像手段７３が設けられている。そして、撮像手段７３は、筒状ケーシング１７の両側にそれぞれ配置され、前側に測定台車１３の前方を照明する前方照明器７５、後方に測定台車の後方を照明する後方照明器７６を備えた照明部７７と、前側に測定台車１３の前方を撮影する前方カメラ７８、後側に測定台車１３の後方を撮影する後方カメラ７９を備えたカメラ部８０とを有している。ここで、前方照明器７５、後方照明器７６には、発光源に、例えば、高輝度の白色発光ダイオードを使用する。また、前方カメラ７８、後方カメラ７９には、ＣＣＤを撮像素子に用いたビデオカメラを使用する。なお、符号８１、８２は、照明部７７、カメラ部８０をそれぞれ筒状ケーシング１７に取付けるための取付け部材である。

図１、図４に示すように、進退駆動手段１５は、筒状ケーシング１７の後部に、スリップリング８３を介して筒状ケーシング１７の軸心回りに回転自在に連結された長尺の可撓性部材の一例であるコイルスプリング８４と、配管１２の入口の外側に配置され、コイルスプリング８４を配管１２内に挿入する（送出す）図示しない送出し機構とを有している。ここで、コイルスプリングの代わりに、例えば、フレキシブルホース（樹脂ホース、ＦＲＰ製のホース等）、ワイヤー等を使用することもできる。更に、配管が直線部から構成される場合は、棒を使用することもできる。そして、コイルスプリング８４の内部には、第１のモータ４４、ギヤ付きモータ４７の電力線、超音波探触子５０の信号線、照明部７７の信号線、カメラ部８０の信号線を含むケーブルが収納されている。なお、各信号線は、配管１２の位置ごとの損傷状況を出力する演算部を有する制御装置（例えば、コンピュータ）や電源等（図示しない）に、それぞれ接続されている。

スリップリング８３の外側に配置されるカバー部材８５は、一端側が後蓋部５３に取付け部材８６を介して固定され、他端側には、ベアリング８７を介して第１の接続部８８が連結されている。そして、第１の接続部８８には、結部材（例えば、ねじ）を介して第２の接続部８９が連結され、第２の接続部８９には、連結部材９０を介してコイルスプリング８４の先端部が固定されている。このような構成とすることにより、コイルスプリング８４を配管１２内に送出して測定台車１３を配管１２内で移動させる際に、コイルスプリング８４が測定台車１３に対して捩れても、第１の接続部８８がベアリング８７を介してカバー部材８５の外側で回転することができる。その結果、コイルスプリング８４の捩れの影響が測定台車１３に伝わることが防止される。

続いて、本発明の一実施の形態に係る配管減肉測定装置を用いた配管減肉測定方法について説明する。
まず、測定対象となる配管１２の近傍で、図１に示すように、測定台車１３に進退駆動手段１５のコイルスプリング８４を連結して配管減肉測定装置１０を組立てる。次いで、前記したケーブルを構成する各線を、制御装置や電源等にそれぞれ接続する。これにより、配管減肉測定装置１０による測定準備が整う。

次に、厚み測定手段１４が設けられた測定台車１３を配管１２内に挿入する。そして、各平行リンク機構１８を半径方向外側に向けて放射状に拡出させて、各平行リンク機構１８の半径方向外側に設けた車輪１９が配管１２の内面２１を押圧するように、リンク駆動機構２０を操作する。これにより、筒状ケーシング１７の軸心位置を配管１２の軸心位置に一致させて、測定台車１３の配管１２内での姿勢を一定に保持しながら、配管１２内を移動させることができる

続いて、図示しない送出し機構を介して、コイルスプリング８４を配管１２内に順次送り出す。これにより、測定台車１３に推進力が与えられ、車輪１９が車軸３０の回りに回転することによって、測定台車１３を配管１２内でその軸方向に沿って測定範囲の起点位置まで移動させることができる。なお、起点位置までの距離は、測定台車１３に設けられた図示しない距離センサからの信号により検出できるが、配管１２内に挿入されたコイルスプリング８４の長さから検出することもできる。

測定台車１３を配管１２内で前進させる際に、測定台車１３の筒状ケーシング１７の外側に設けた前方照明器７５で測定台車１３の前方を照らし、前方カメラ７８で測定台車１３の前方を撮影することにより、測定台車１３の前方の状況を確認しながら、測定台車１３を配管１２内で前進させることができる。このため、測定台車１３の前方にＴ字配管箇所があって、配管１２に接続された別の配管の接続端部が配管１２の内部に突出して障害物１１が存在することが確認されると、測定台車１３が障害物１１に当接する前に、リンク駆動機構２０を操作して、各平行リンク機構１８を半径方向内側に向けて放射状に縮退させて、平行リンク機構１８の半径方向外側に設けられた車輪１９を、半径方向内側に向けて移動させる。これにより、車輪１９が障害物１１に引っかかることがなく、測定台車１３は、障害物１１を避けて通過できる。

ここで、各平行リンク機構１８を半径方向内側に向けて縮退させて、測定台車１３が障害物１１を避けながら通過する際、超音波探触子５０が障害物１１に当接した場合、超音波探触子５０が障害物１１を押す反力が超音波探触子５０に作用して、超音波探触子５０を保持しているセンサホルダ６６は、図５（Ｂ）に示すように、測定台車１３の移動方向の後方側に傾斜する。これにより、超音波探触子５０も測定台車１３の移動方向の後方側に傾斜して、超音波探触子５０は、その先端部を障害物１１の端面に当接させながら、障害物１１を通過することができる。

そして、測定台車１３が障害物１１を通過した後は、各平行リンク機構１８を半径方向外側に向けて放射状に再び拡出させて、各平行リンク機構１８に設けられた車輪１９を配管１２の内面２１に当接させる。これにより、測定台車１３の筒状ケーシング１７の軸心位置を配管１２の軸心位置に再度一致させることができ、測定台車１３は、配管１２内での姿勢を一定に保持しながら、配管１２内を移動できる。

そして、測定台車１３が、目標とする測定位置まで移動したことが検出されると、コイルスプリング８４の配管１２内への挿入を停止する。このとき、測定台車１３のギヤ付きモータ４７の出力軸５６の回転中心は、配管１２の軸心位置に一致しているので、測定台車１３のギヤ付きモータ４７を作動させると、超音波探触子５０の検出部と配管１２の内面２１との距離を略一定に維持しながら、超音波探触子５０を回転させることができる。

次いで、測定台車１３の筒状ケーシング１７の外側に設けた後方照明器７６で測定台車１３の後方を照らし、後方カメラ７９で測定台車１３の後方を撮影しながら、測定台車１３に接続しているコイルスプリング８４を配管１２内から引出し、測定台車１３の超音波探触子５０で配管１２の厚みを測定する。なお、配管１２内からのコイルスプリング８４の引出しは、巻取り機等を用いて自動的に等速で行うことが好ましいが、作業者が行ってもよい。これにより、長距離の配管であっても、配管内からその厚みを作業性よく効率的に測定できる。

コイルスプリング８４を配管１２内から引出しながら測定台車１３を移動させているときに、測定台車１３の移動方向の前方に障害物１１が存在すると、測定台車１３が障害物１１に当接する前に、超音波探触子５０の回転を停止し、リンク駆動機構２０を操作して、各平行リンク機構１８を半径方向内側に向けて放射状に縮退させて、平行リンク機構１８の半径方向外側に設けられた車輪１９を、半径方向内側に向けて移動させる。これにより、車輪１９が障害物１１に引っかかることがなく、測定台車１３は、障害物１１を避けて通過できる。

ここで、超音波探触子５０が障害物１１に接触する場合、超音波探触子５０が障害物１１に接触した際の反力が超音波探触子５０に作用して、超音波探触子５０を保持しているセンサホルダ６６が、図５（Ｂ）に示すように、測定台車１３の移動方向の後方側に傾斜する。これにより、超音波探触子５０も測定台車１３の移動方向の後方側に傾斜して、超音波探触子５０は、障害物１１の先端角部を超音波探触子５０の先端面上に当接させながら移動することができ、超音波探触子５０は障害物１１を通過することができる。

そして、測定台車１３が障害物１１を通過した後は、各平行リンク機構１８を半径方向外側に向けて放射状に再び拡出させて、各平行リンク機構１８に設けられた車輪１９を配管１２の内面２１に当接させる。これにより、測定台車１３の筒状ケーシング１７の軸心位置を配管１２の軸心位置に再度一致させることができる。次いで、超音波探触子５０を再び回転させて、測定台車１３を配管１２内で移動する。これにより、配管１２の厚み測定が再開される。

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減肉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。
そして、前記実施の形態においては、平行リンク機構がパンタグラフ式のクロスアームを備えている場合について説明したが、厚み測定センサを回転させるモータの出力軸を、配管の軸心位置に配置できる構成であれば、この構成に限定されるものではない。

また、撮像手段を照明部とカメラ部から構成し、更に、照明部を前方照明器と後方照明器から、カメラ部を前方カメラと後方カメラからそれぞれ構成したが、検査する配管の内径が大きい場合、前方カメラと前方照明器を一体化して前方撮影部を、後方カメラと後方照明器を一体化して後方撮影部をそれぞれ構成し、前方撮影部を筒状ケーシングの前側に、後方撮影部を筒状ケーシングの後側に設けてもよい。
更に、配管内を測定台車が移動する際、配管の内部に存在する出っ張った部分を障害物としたが、接続端部が内部に突出しないＴ字配管箇所のように、配管内に存在する陥没部分が障害物となる場合についても、本発明は適用できる。

１０：配管減肉測定装置、１１：障害物、１２：配管、１３：測定台車、１４：厚み測定手段、１５：進退駆動手段、１６：直線部、１７：筒状ケーシング、１８：平行リンク機構、１９：車輪、２０：リンク駆動機構、２１：内面、２２：固定リング、２３：摺動リング、２４：クロスアーム、２５：リンクプレート、２６：引張りばね、２７：主ロッド、２８、２９：ガイドロッド、３０：車軸、３１、３２：プレート部、３３：長孔、３４、３５：フック部、３６、３７：係合部、３８：第１の軸受け、３９：第２の固定リング、４０：第２の軸受け、４１：雌ねじ部材、４２：ボールねじ、４３：カップリング、４４：第１のモータ、４５：ガイド部材、４６：カバー部材、４７：ギヤ付きモータ、４８：回転軸、４９：アーム部材、５０：超音波探触子、５１：前蓋部、５２：突出部、５３：後蓋部、５４、５５：モータ押え、５６：出力軸、５７：カップリング、５８：回転連結軸、５９：取付け部材、６０：カウンターウエイト、６１：スリップリング、６２：リング押え、６３、６４：Ｏリング、６５：管部材、６６：センサホルダ、６７：自在継手、６８：傾動部、６９：ベース部、７０：スプリング、７１：ピン部材、７２：フック部材、７３：撮像手段、７５：前方照明器、７６：後方照明器、７７：照明部、７８：前方カメラ、７９：後方カメラ、８０：カメラ部、８１、８２：取付け部材、８３：スリップリング、８４：コイルスプリング、８５：カバー部材、８６：取付け部材、８７：ベアリング、８８：第１の接続部、８９：第２の接続部、９０：連結部材

Claims

水平面内に配置され、内部に障害物が存在する配管内に挿入される測定台車と、該測定台車の前側に設けられ前記配管の厚みを測定する厚み測定手段と、前記測定台車の後部に配置され、該測定台車を進退させる進退駆動手段とを有する配管減肉測定装置であって、
前記測定台車は、中央に配置される筒状ケーシングと、
前記筒状ケーシングの外周部を周方向に均等に分割した位置にそれぞれ設けられて、前記障害物が存在しない領域では半径方向外側に向けて放射状に拡出し、該障害物が存在する領域では半径方向内側に向けて放射状に縮退する少なくとも３つの平行リンク機構と、
前記各平行リンク機構の半径方向外側に設けられた前後対となる車輪と、
前記各平行リンク機構を同期して拡出又は縮退するリンク駆動機構とを有し、
前記厚み測定手段は、前記筒状ケーシング内に配置された第２のモータと、該第２のモータによって回転駆動され前記筒状ケーシングの軸心位置に配置された回転軸と、該回転軸に中間部が直交して取付けられたアーム部材と、該アーム部材の一端側に設けられた厚み測定センサとを有し、
前記アーム部材は、前記回転軸と連結するアーム本体と、先側から前記厚み測定センサを突出させて保持するセンサホルダと、前記アーム本体の一端側と前記センサホルダの基側を接続する自在継手とを有し、しかも、前記自在継手は、前記センサホルダの基部に設けられた傾動部と、前記アーム本体の一端部に設けられ、前記傾動部と係合して該傾動部の軸心位置と該アーム本体の軸心位置を一致させるベース部と、前記傾動部を前記ベース部の方向に付勢するスプリングとを備えていることを特徴とする配管減肉測定装置。
請求項１記載の配管減肉測定装置において、前記少なくとも３つの平行リンク機構は、前記筒状ケーシングの前後の一方側に固定配置された固定リングと、前記筒状ケーシングの前後の他方側に前後方向に移動可能に配置された摺動リングと、前記固定リング及び前記摺動リングにそれぞれ基部が回動自在に連結されたクロスアームと、前記各クロスアームの先側に設けられ、前後両側にそれぞれ前記車輪が設けられたリンクプレートと、前記摺動リングを前記固定リングの方向に付勢するスプリングとを有することを特徴とする配管減肉測定装置。
請求項２記載の配管減肉測定装置において、前記リンク駆動機構は、前記固定リングに設けられた第１の軸受けと、前記固定リングと対向し、前記摺動リングを間にして前記筒状ケーシングの他方側に配置した第２の固定リングに設けられた第２の軸受けと、前記摺動リングに設けられた雌ねじ部材に中間部が螺合し、一方端部及び他方側がそれぞれ前記第１、第２の軸受けに支持された雄ねじ部材と、該雄ねじ部材の他端部と連結して、該雄ねじ部材を回転する第１のモータとを有することを特徴とする配管減肉測定装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管減肉測定装置において、前記進退駆動手段は、前記筒状ケーシングの後部に該筒状ケーシングの軸心回りに回転自在に連結された長尺の可撓性部材と、該可撓性部材を前記配管内に挿入する送出し機構とを有していることを特徴とする配管減肉測定装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の配管減肉測定装置において、前記筒状ケーシングの外側には、該筒状ケーシングの軸心に平行に、撮像手段が設けられていることを特徴とする配管減肉測定装置。
請求項５記載の配管減肉測定装置において、前記撮像手段は、前記測定台車の前方を照明する前方照明器と、該測定台車の前方を撮影する前方カメラと、該測定台車の後方を照明する後方照明器と、該測定台車の後方を撮影する後方カメラとを有していることを特徴とする配管減肉測定装置。