JP5895667B2

JP5895667B2 - 自走式探傷装置

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Publication number: JP5895667B2
Application number: JP2012080929A
Authority: JP
Inventors: 吉本　松男; 松男吉本; 中村　正治; 正治中村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2013210296A

Description

本発明は、鋼製煙突などの鋼製構造体の壁に対する探傷を行うための自走式探傷装置に関する。

鋼製煙突筒身の厚さを測定する装置としては、例えば特許文献１に記載の煙突筒身検査システムがある。この煙突筒身検査システムは、マグネット走行車から張り出した張出部に超音波探触子が支持されている。また、上記超音波探触子と探傷面である煙突表面との間に対し、接触媒質としての水を供給する接触媒質供給装置を備える。そして煙突筒身検査システムは、水を接触媒質とした水浸法による超音波によって非破壊探傷を行い筒身の厚さを測定する。

特開平８−６８６２２号公報

走行に伴いマグネット走行体が揺れる可能性がある。特に特許文献１では、マグネット走行車の前方、つまり走行車の重心から離れた位置で超音波探触子を支持しているために、走行車のピッチング等が発生する。このことは、超音波探触子を余り探傷面に近づけることが出来ないばかりか、超音波探触子と探傷面との距離が変動する原因となる。
また、超音波探触子と探傷面との間隔が大きいので、そこに水柱が形成されるように大量の水を供給することが要求される。このため、マグネット走行体へ水を地上から供給するケーブルが必要となる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、使用する接触媒質の量を減少可能な自走式探傷装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、鋼構造体の壁面を探傷面とし、その探傷面に沿って移動しながら上記壁を超音波探傷装置によって非破壊探傷する自走式探傷装置であって、
上記探傷面に磁着する磁着手段、及び上記磁着手段によって探傷面に付勢されて当該探傷面に沿って転動可能な複数の車輪を備える走行体と、
上記探傷面側に探触子を向けた状態で上記走行体に支持される超音波探傷装置と、を備え、
上記超音波探傷装置は、
上記走行体の移動に伴い上記探傷面を転動可能な中空且つゴム製のタイヤと、
上記タイヤ内の空間に配置され且つそのタイヤの内径面と先端が対向配置すると共に、タイヤと共に回転しない探触子と、を有し、
上記走行体は、上記超音波探傷装置を支持する台車部と、その台車部に揺動可能に連結して上記車輪を支持する車体部とを有し、
上記台車部の底板部における上記タイヤの外周側位置に、タイヤの探傷面への押し付け量を一定に自動調整するための複数のキャスターを設けたことを特徴とする。

次に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記探触子とタイヤ内径面との間に介挿され且つタイヤと共に回転しないゴム製介挿材と、を備えることを特徴とする。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記タイヤを回転自在に支持する回転軸を備え、
上記探触子は、先端が探傷面側に向く状態で上記回転軸に固定されることを特徴とする。

次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した構成に対し、上記探傷面とタイヤとの間に接触媒質としての油を介在させる接触媒質供給装置を備えることを特徴とする。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記鋼製構造体は鋼製煙突であり、上記超音波探傷装置は、フェイズドアレイ法による超音波探傷で筒身肉厚を測定することを特徴とする。
次に、請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した構成に対し、上記走行体の走行は遠隔操作で行われる自走式探傷装置であって、
上記車輪の転動方向に対する傾斜を検出する傾斜センサを備え、その傾斜センサの検出に基づき、走行体の姿勢を認識することを特徴とする。

本発明によれば、探触子は、タイヤによって探傷面との干渉が回避されると共に、探傷面にゴム製のタイヤが接触することから、少ない接触媒質での探傷が可能となる。この結果、探傷装置まで接触媒体を供給するケーブルが不要にすることも可能となる。

本発明に基づく実施形態に係る自走式探傷装置を説明する上面図である。本発明に基づく実施形態に係る自走式探傷装置を説明する下面図である。タイヤセンサ構造を説明する断面図である。接触媒質供給装置を説明する図である。制御部の構成を説明する図である。フェイズドアレイ探触子の動作例を示す図である。車体部の構成を説明する図である。車輪周りに構成を説明する図である。冷却の機構を説明する図である。探傷面と探傷装置の移動軌道を説明する図である。探傷結果である厚み分布の例を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の自走式探傷装置を説明する上方からみた概念図である。図２は、該自走式探傷装置を下方（探傷面側）からみた概念図である。
本実施形態の自走式探傷装置は、鋼製構造体の壁面に沿って、昇降や横行などの走行を行いつつ当該壁の探傷を連続的に行う。上記探傷を行う鋼製構造体の壁としては、熱風炉の外壁（鉄皮）や鋼製煙突が例示出来る。本実施形態では、鋼製煙突の外壁の非破壊探傷を例に挙げて説明する。

本実施形態の自走式探傷装置は、煙突の表面（探傷面）を、磁石の磁力による吸着力（磁着力）によって車輪が接触した状態を保持しつつ当該車輪が転動することで、自走式探傷装置がその探傷面に沿って移動可能な構造となっている。なお、移動する探傷面が円筒面となっていても問題はない。また、探傷面が高温であっても適用可能である。
（構成）
自走式探傷装置は、図１に示すように、台車部１と、その台車部１の左右両側に配置された左右の車体部２とを備える。左右の車体部２は、それぞれ台車部１に揺動可能な状態で連結している。上記台車部１には、検査機器、制御部３、通信装置４などが搭載されている。符号５は傾斜センサを、符号６はバッテリを、符号７は媒質タンクを示す。また、車体部２には、走行手段として、車輪と、磁着手段となる磁石と、上記車輪を駆動するモータとが搭載されている。

「台車部」
台車部１は、箱状の台車本体部１０と、図２に示すような、台車本体部１０の下面に設けられた矩形の枠体部１１と、底面板１２とを備える。枠体部１１は、図２に示すように、矩形の枠体本体部１１ａと、その左右に形成された左右の側方枠体部１１ｂと、からなる。上記底面板１２は、上記枠体本体部１１ａの内側に配置されると共に台車本体部１０に支持されている。

上記矩形の台車本体部１０の底面板１２には、その略中央位置に、タイヤセンサ３０が設けられていると共に、そのタイヤセンサ３０を中心とした４隅にそれぞれキャスター３９が設けられている。キャスター３９は、上下軸周りに回転可能となって、転動方向が自在に変更可能となっている。また、タイヤセンサ３０の前側には、給油用の１又は２以上の油を噴射する開口が形成されている。タイヤセンサ３０は、台車部１の重心と上下で重なる位置に配置することが好ましい。
なお、本実施形態では、接触媒質として油を使用する場合で例示するが、接触媒質は油に限定されるものではなく、水溶性のエマルジョン等の公知の接触媒質を使用しても良い。

「タイヤセンサ」
上記タイヤセンサ３０について説明する。
タイヤセンサ３０は、超音波探傷装置を構成する。そのタイヤセンサ３０は、断面模式図である図３に示すように、回転軸３１と、回転軸３１の外周に同心状に配置された中空のタイヤ３２と、タイヤ３２の軸方向両側にそれぞれ取付けられた左右の車輪支持部材３３と、フェイズドアレイ探触子３４と、ゴム製の介挿部材３５とを備える。

上記タイヤ３２は、超音波が透過可能なゴム材から形成され、回転軸３１と同心に配置され、内径面が円筒面形状となっている。タイヤ３２は、その軸方向両端部にリング状の取付け金具３２ａが設けられている。
そのタイヤ３２の軸方向両側に円板状部材である車輪支持部材３３がそれぞれ配置され、その車輪支持部材３３は、上記取付け金具にボルト止めされている。符号３６はボルトを示している。符号３７はＯリングその他のシールリングを示している。

上記各円板状の車輪支持部材３３の中央には貫通穴が開口している。その貫通穴を上記回転軸３１が同軸に貫通し、その回転軸３１に対して、車輪支持部材３３は、軸受３８を介して回転自在に支持されている。上記左右の車輪支持部材３３によって、タイヤ３２の内径側（中心側）には、密封された空間が形成される。その空間をセンサ収納空間Ａとも呼ぶ。
そのセンサ収納空間Ａ内に、フェイズドアレイ探触子３４及び介挿部材３５が配置されている。そのフェイズドアレイ探触子３４及び介挿部材３５は、回転軸３１に支持されると共に、上記タイヤ３２とは縁切りされた状態となっている。なお、フェイズドアレイ探触子３４は、回転軸３１と同軸に探触子３４が配列して構成されている。

上記回転軸３１における上記センサ収納空間Ａ内に位置する部分に、上記フェイズドアレイ探触子３４及び介挿部材３５を取り付ける取付け部３１ａが形成されている。すなわち、フェイズドアレイ探触子３４は、各探触子３４の探触方向が下方を向く状態で上記回転軸３１に固定される。
その探触子３４とその下方で対向するタイヤ３２の内径面部分との間には、ゴム材からなる介挿部材３５が介挿されている。介挿部材３５は台形状の形状となっている。その介挿部材３５の上辺部分が上記フェイズドアレイ探触子３４の先端部に当接した状態で、当該介挿部材３５は回転軸３１に固定されている。

上記介挿部材３５の下辺部は、タイヤ３２の内径面と隙間をもって対向配置されている。
上記フィイズドアレイ探触子３４の信号線ケーブル３４ａは、上記回転軸３１内を貫通することで、タイヤセンサ３０の外部に引き出されている。上記信号線ケーブル３４ａは、台車本体部１０に設けられている制御部３に電気的に接続する。
また、上記センサ収納空間Ａには、接触媒質としての油が充填されている。これによって、上記介挿部材３５の下辺側の端面とタイヤ３２内径面との間の隙間に油が常に配置された状態となる。
上記タイヤセンサ３０の回転軸３１の両端部は、台車本体部１０の底面板１２に固定されることで、回転しないように拘束されている。これによって、タイヤ３２が転動により回転しても、上記フェイズドアレイ探触子３４及び介挿部材３５が供回りすることが無い。

また、台車部１には、図４に示すように、媒質である油を供給する接触媒質供給装置４０を備える。その接触媒質供給装置４０は、上記タイヤセンサ３０の前側（自走式探傷装置の前進方向前側）において、上記タイヤ３２が転動する探傷面Ｓに対して油を噴射により塗布する。その接触媒質供給装置４０は、油噴射部４１、油噴射部４１に油を供給するための油供給管路４２、その油供給管路４２の他端部に接続し油を収容した媒質タンク７、上記油供給管路４２に介挿されて油を油噴射部４１に圧送するためのポンプ４３、上記油供給管路４２に介挿されて油の供給を調整する流量調整弁４４を備える。そして、上記油噴射部４１の開口が、上記タイヤセンサ３０のタイヤ３２転動方向前側の探傷面Ｓに向くように配置されている。なお、上記油噴射部４１から直接タイヤ３２の外周面（転動面）に油を噴射することで、当該タイヤ３２の外周面に直接油を塗布して、タイヤ３２と探傷面Ｓとの間に油が介在するようにしても良い。また、ブラシ等によって油を塗布する構成であっても良い。

また、台車部１の底面板１２には、非接触温度センサ４５が設けられている。非接触温度センサ４５は、探傷面Ｓの温度を測定している。非接触温度センサ４５の配置位置は、例えば、タイヤセンサ３０よりも前側位置とする。
また、台車本体部１０の進行方向前端部と後端部にはそれぞれＣＣＤカメラ５０，５１が取り付けられている。前方のカメラ５０は、進行方向前方の探傷面Ｓを撮像可能となっている。また、後方のカメラ５１は、進行方向後方の探傷面Ｓを撮像可能となっている。

台車本体部１０には、上記媒質タンク７、電源としてのバッテリ６、制御部３、及び通信装置４が搭載されている。通信装置４は、操作装置１００との間で無線ＬＡＮその他の無線通信手段によってデータの送受信を行う。
制御部３は、板厚制御部３Ａ、カメラ制御部３Ｂ、モータ駆動制御部３Ｃ、媒質供給制御部３Ｄを備える。

板厚制御部３Ａは、フィイズドアレイ探触子３４を構成する複数の探触子３４の各振動子をｎｓ単位の時間差をつけて駆動し、各振動子からの超音波の合成によって、設定した送受信角度と焦点距離を持った超音波ビームを発生する。図６に示すように、探傷位置を横移動及び角度振りを行う事で、予め設定した幅の範囲の探傷を連続的に行い、疵を３次元的に検出することが可能である。板厚制御部３Ａは、上記のような公知の制御によって、予め設定した幅の範囲の板厚を検出することを、所定の制御サイクルで実施する。板厚制御部３Ａは、演算した板厚の検出情報を、通信装置４を介して操作装置１００に送信する。

カメラ制御部３Ｂは、操作装置１００からの指令に応じた方向の撮像をカメラ５０，５１で個々に撮像し、撮像した撮像画像データを、通信装置４を介して当該操作装置１００に送信する。
モータ駆動制御部３Ｃは、車体部２に搭載した各車輪２２を個別に回転駆動する。モータ駆動制御部３Ｃは、操作装置１００からの指令に応じた走行方向に走行するように、各車輪２２を個別に回転駆動したり、その車速を調整する。
媒質供給制御部３Ｄは、上記ポンプ４３及び流量調整弁４４を調整することで、噴射する油を制御する。
また、非接触温度センサ４５、傾斜センサ５、後述の回転状態検出手段が検出した検出情報が、通信装置４を介して操作装置１００に送信される。

「車体部」
次に、左右の車体部２について説明する。左右の車体部２は、走行体を構成する。
各車体部２は、下方が開放された車体部用枠体２１と、その車体部用枠体２１内に配置された走行手段とを備える。
各車体部２は、図７に示すように、矩形の車体部用枠体２１に、走行手段としての駆動源であるモータ２３、および車輪２２を有して構成されている。図７は、右側の車体部を図示している。車輪２２は、各車体部２それぞれに２個ずつ設けられており、合計４個の車輪２２を有する。各車輪２２は、図２及び図７に示すように、その転動する向きを、自走式探傷装置の前後方向に向けて各車体部２それぞれで直線上に並んでいる。さらに、モータ２３は、各車体部２に、各車輪２２毎にそれぞれ搭載されており、各車輪２２は、それぞれに対応するモータ２３によって、ウォーム減速機構を介して個別に駆動されるようになっている。

なお、各車体部２の走行手段９は、ともに同一の構成を有し、これを左右対称に備えており、さらに、各車体部２における、走行手段９それぞれの２個の車輪２２は、モータ２３およびウォーム減速機構を含めて同一の構成となっている。このため、以下の説明では、車体部２側の走行手段９の手前側の車輪２２部分について説明し、他の車輪部分についてはその説明を省略する。

図８に示すように、車体部用枠体２１の左右幅方向で対向する側壁下部２１ａには、幅方向で対向する同軸線上の位置に、貫通穴２１ｂがそれぞれ形成されている。各貫通穴２１ｂには、例えば多孔質含油軸受等の長期に渡って無給脂で使用可能な軸受２４（以下、「無給脂軸受」という）が内嵌されている。この無給油軸受２４は、一端側に鍔部を有しており、その鍔部を上記画成された領域の側に向けてそれぞれに内嵌されている。さらに、この無給油軸受２４の貫通穴に車軸２５が挿通されており、この車軸２５が、無給油軸受２４を介して左右の側壁下部２１ａに対し回動自在に支持されている。そして、この車軸２５には、その上記画成された領域に位置する部分に、スリーブ２６が車軸２５と同心に外嵌している。このスリーブ２６は、その軸方向の略中央部に大径部２６ａを有しており、その両側が大径部２６ａより小さい径の小径部２６ｂ、２６ｃとしてそれぞれ形成されている。
スリーブ２６の大径部２６ａには、その周方向に適宜の間隔をあけてタップ２６ｄが径方向に二箇所、貫通形成されており、各タップ２６ｄに止めねじ２６ｅがそれぞれ装着されることで車軸２５に固定されている。

小径部２６ｂは台車部１側に形成されており、この小径部２６ｂには、上記車輪２２が外嵌している。この車輪２２は、強力な磁力を有する円環状のネオジム磁石２７と、そのネオジム磁石２７を両側から挟む二枚の円環状の車輪板２８と、を備えて構成されている。これら円環状の車輪板２８は、強磁性を有する金属材料から形成されている。そして、ネオジム磁石２７および車輪板２８は、それらの中心に同径の貫通穴を、車軸２５と同心に有しており、この貫通穴に略円筒状のスリーブ２６が挿通されるように形成されている。そして、各車輪板２８には、その周方向に適宜の間隔をあけてタップ２８ａが径方向に二箇所形成されており、各タップ２８ａに止めねじ２８ｂが装着されて、ねじ締結されることで、スリーブ２６の台車部１側の小径部２６ｃに固定されている。これにより、各車輪２２は探傷面Ｓに磁着しつつ、その探傷面Ｓに沿って転動可能になっている。なお、ネオジム磁石２７の外径よりも二枚の車輪板２８の外径は一回り大きい。

一方、小径部２６ｃは台車部１とは反対側の小径部であり、この小径部２６ｃには、ウォームホイル２９が車軸２５と同心に外嵌している。このウォームホイル２９についても、その周方向に適宜の間隔をあけてタップ２９ａが径方向に二箇所形成されており、各タップ２９ａに止めねじ２９ｂが装着されてねじ締結されることで、車軸２５に固定されている。そして、このウォームホイル２９には、これに直角をなす軸方向を向いて連結するウォームが噛合ってウォーム減速機構を構成している。ここで、上記モータ２３は、このウォームの上部に位置するように、車体部用枠体２１の上面の側に配置されている。そして、ウォームは、その一端側が、これに対応するモータ２３の出力軸に、車体部用枠体２１の下面の側で同軸に連結されている（連結部分の図示略）。

ここで、各モータ２３は、減速機構を内蔵する直流モータであり、各モータ２３は、それぞれに対応するモータ駆動制御部３Ｃに個別に駆動可能に接続されている。各モータ駆動制御部３Ｃには、Ｈブリッジ回路がそれぞれ内蔵されており、そのＨブリッジ回路を構成する４つのトランジスタを適宜ＯＮ・ＯＦＦ制御することによって、各モータ２３は所望の回転、停止を実行するようになっている。なお、回転方向を切換える際は、僅かな時間だけトランジスタを全てＯＦＦにするように制御している。

さらに、各モータ２３の出力軸とウォームの一端側とを繋ぐ部分には、薄肉の円盤である回転板が同軸にそれぞれ装着されている。この回転板の周方向には適宜の間隔でスリットが形成されており、このスリットを検出可能な位置に、フォトインタラプタが、その検出部を対向させて設けられている。このフォトインタラプタは、回転板が回転することによるスリットの有無を検出して、これをパルス信号としてモータ駆動制御部３Ｃに出力可能に接続されており、これにより、各車体部２毎の車輪２２の回転状態を検出可能になっている。なお、この回転板およびフォトインタラプタは、上記回転状態検出手段を構成する。

また、上記各車体部２には、それぞれ車輪２２を冷却するための冷却装置を備える。すなわち、図９に示すように、２つの車輪２２の間にエアノズル５２が配置される。そのエアノズル５２から、２つの車輪２２に向けて空気を吹き付け可能となっている。エアノズル５２はエアコンプレッサ５３に接続しており、エアコンプレッサ５３から供給される大気温のエアを車輪２２に吹き付けることで、２つの車輪２２の冷却を行う。エアコンプレッサ５３は、車体部２に搭載させておいても良い。また、エアコンプレッサ５３を自走式探傷装置に搭載しない場合には、エアコンプレッサ５３は、フレキシブルな配管を通じて各エアノズル５２に接続されていても良い。
ここで、二枚の円環状の車輪板２８に対し円環状のネオジム磁石２７が小径となっている。このため、車輪２２は、図８に示すように、円周方向に沿ってネオジム磁石２７の外径面部分によって円環状の溝が形成されている。このため、吹き付けたエアは、その溝に沿って流れやすくなって、車輪２２をより有効に冷却させることが出来る。

「連結機構」
上記各車体部２は、台車部１の枠体部１１に揺動可能に連結している。次に、その構成を図２及び図１を参照して説明する。
左右の側方枠体部１１ｂから、それぞれ横方向外方に向けて揺動軸６０が突出している。上記揺動軸６０は、上記車体部用枠体２１の長手方向中央部を幅方向に貫通するように配置されている。これによって、車体部用枠体２１は、上記揺動軸６０周りに揺動が可能、つまりピッチング方向の揺動が可能な状態で上記枠体部１１つまり台車部１に連結している。

また、台車部１に対する車体部２の揺動を予め設定した揺動範囲内に規制する揺動規制機構６１を備える。揺動規制機構６１は、上記揺動軸６０に対称な位置にそれぞれで対を為して形成されている。その揺動規制機構６１は、側方枠体部１１ｂから車体部２側にアングル状の停止部６２が張り出すと共に、車体側躯体からも、アングル状のストッパ部６３が張り出し、上記停止部６２のフランジとストッパ部６３のフランジとが互いに係合した構造となっている。これによって、枠体部１１を基準に、水平位置から予め設定した揺動角だけ車体部２が揺動すると、停止部６２にストッパ部６３が当接してそれ以上の揺動が規制される。また、枠体部１１に対して車体部２が離れる方向に揺動する場合も、停止部６２にストッパ部６３が当接してそれ以上の離隔が規制される。逆に、車体部２が枠体部１１側に揺動すると、ストッパ部６３が車体部２に当接することでそれ以上の接近を規制する。
また、図１に示すように、台車部１に対し、車体部２を初期位置（台車部１を基準とした水平方向の位置）に付勢する位置決め機構６４を備える。位置決め機構６４は、前後で対を為すバネによって構成される。

（使用例及び動作・作用）
本実施形態では、鋼製煙突の外壁面を探傷面Ｓとし、その円筒面である探傷面Ｓに沿って、自走式探傷装置が走行することで移動する。
具体的には、上記探傷面Ｓに自走式探傷装置の車輪２２を磁着させて取り付ける。そして、不図示の探傷開始スイッチをオンにする。なお、万一の場合に生じ得る落下防止のために、上方に位置する構造物と自走式探傷装置のワイヤーフック（不図示）とをロープ等の検索具によって互いを連結して、自走式探傷装置が落下して、人体、地上もしくは他の設備機器に激突して損傷を与えることがないように十分な配慮をしておく。

次いで、操作装置１００の操作部（不図示）を操作して、必要に応じて自走式探傷装置の前進やその場旋回を行って、図１０のように、探傷位置をずらしながら上下に移動させつつ、探傷を行う。このとき、前後のカメラ５０，５１からの撮像画像や傾斜センサ５等からの検出情報に基づき、移動方向を確認して、自走式探傷装置Ｔの向きを調整する。
例えば、ロータリエンコーダ等から構成される回転状態検出手段からの信号に基づく移動距離によって、探傷装置Ｔの昇降方向への移動量を推定し、目的の高さまで移動したかを判定する。また、傾斜センサ５からの信号によって、鉛直軸に対する探傷装置の姿勢を検出し、現在、探傷装置Ｔは、上昇中なのか下降中なのか横行中（旋回中）なのかなどを判定する。また、前方カメラからの撮像によって、想定外の障害物の存在の有無や、設定した軌道を実際に走行中か否かを判定する。また後方カメラからの画像によって、例えば探傷面Ｓにきちんと油が添加されているか、つまり探傷が精度良く実施されているか否かを判定することができる。

また、上記探傷装置Ｔの移動に同期を取って、タイヤセンサ３０によって探傷が実施される。左右の車体部２が探傷面Ｓに磁着する力によって、台車部１も探傷面Ｓ側に付勢される結果、タイヤ３２は所定の荷重で探傷面Ｓに押し付けられる。このとき、４隅のキャスター３９も探傷面Ｓに押し付けられる結果、台車部１の底板部は、探傷面Ｓと予め設定した隙間をもって平行な状態に自動調整される。更に、上記タイヤ３２の探傷面Ｓへの押し付け量も一定に自動調整される。このことは、探触子３４と探傷面Ｓとの距離を略一定に自動調整されて、探傷の精度向上に繋がる。

そして、転動するタイヤ３２の前側の探傷面Ｓに対し油を付着させ、その油が付着した探傷面Ｓの上をタイヤ３２が転動することで、タイヤ３２外周面と探傷面Ｓとの間に接触媒質である油が介在した状態となる。この状態で、フェイズドアレイ法によって所定幅の帯状の範囲に沿って壁の探傷が連続的に実施される。本実施形態では、壁の厚さを探傷する。壁の欠陥探傷を実施しても良い。

上記超音波探傷は、油を接触媒質として探傷している。このとき、消費される油は、タイヤ３２と探傷面Ｓとの間の間隙だけであるので、大量に油を使用する必要がない。また対象が上下に立ち上がっている壁面であるが、水に比べて粘性がある油を使用することで、より確実にタイヤ３２と探傷面Ｓとの間の間隙に油を介在させることが可能とある。また、探傷面に対し微小凹凸などがあっても、上記油によって埋めることも可能となる。

このとき、探触子３４は、常に探傷面Ｓ側を向いていて、タイヤ３２との供回りしないようになっている。このとき探触子３４とタイヤ３２の内径面との間に隙間が形成されるが、タイヤ３２の内径側のセンサ収納空間Ａを密封空間とし、センサ収納空間Ａに油を充填して封入しておくことで、センサ収納空間Ａでの油の消費を回避出来る。但し、ゴム製の介挿部材３５を介挿することで、探触子３４とタイヤ３２内径面との間の流体が介在する距離を小さくして、大量の流体を介在させることによる不安定性を抑制している。
この結果、媒質タンク７を探傷装置Ｔに搭載可能となり、探傷装置Ｔを完全に無線による遠隔操作で走行及び検査機器の制御が可能となる。

図１１は、上記図１０のように走行して取得した、特定の層位置の煙突壁面の探傷結果の一例を展開図で示したものである。この図１１のように、本実施形態では、全面について厚さの磨耗状況が把握可能となる。
また、本実施形態の探傷装置Ｔでは、走行時に上記探傷と共に表面の温度を測定している。非接触温度センサ４５が検出した温度情報に基づき、予め想定されている温度よりも高い表面温度を測定した場合には、その検出位置若しくはその近傍で、内部の耐火煉瓦が剥離している可能性があると判定することが可能である。
また、上記実施形態では、車輪２２自体に磁石を設けたが、車輪２２とは別に磁石を設け、その磁力による吸引で車輪２２を探傷面Ｓに吸着させるようにしても良い。

（本実施形態の効果）
本実施形態の自走式探傷装置Ｔは、次の効果を奏する。
（１）超音波探傷装置Ｔは、移動に伴い上記探傷面Ｓを転動可能な中空且つゴム製のタイヤ３２と、上記タイヤ３２内の空間に配置され且つそのタイヤ３２の内径面と先端が対向配置すると共に、タイヤ３２と共に回転しない探触子３４と、を備える。
この構成によれば、超音波探傷で消費する接触媒体が、探傷面Ｓとタイヤ３２との間の部分にだけ介在すればよいので、消費する接触媒質を大幅に減少させることが可能となる。この結果、地上からケーブルで接触媒質を探傷装置Ｔに送り必要が無くなる。これによって、自走式探傷装置Ｔを無線による遠隔操作による自動走行が可能となる。すなわち、媒質を供給するケーブルの取り回しを考慮する必要がないので、動作範囲の拡大や操作性の向上に繋がる。

（２）探触子３４とタイヤ３２内径面との間に介挿され且つタイヤ３２と共に回転しないゴム製介挿材と、を備える。
この構成によれば、探触子３４とタイヤ３２内径面との間の接触媒質を介在させる必要がある隙間も小さくすることが可能となる。
（３）タイヤ３２を回転自在に支持する回転軸３１を備え、探触子３４は、先端が探傷面Ｓ側に向く状態で上記回転軸３１に固定される。
この構成によれば、探触子３４がタイヤ３２と供回りすることを回避可能となる。

（４）探傷面Ｓとタイヤ３２との間に接触媒質としての油を介在させる接触媒質供給装置４０を備える。上述のように水溶性のエマルジョン等で接触媒質を構成しても良い。所定以上の時間探傷面に付着可能な接触媒質であれば良い。
この構成によれば、対象とする探傷面Ｓが壁面であっても、より確実に探傷面Ｓとタイヤ３２との間に接触媒質を介在させることが可能となる。
なお、水を媒質に使用した場合には、垂れ落ちてしまうため、大量の水が必要となる。また探傷面Ｓが高熱の場合には、蒸発を考慮してやはり大量の水が必要となる。

（５）鋼製構造体は鋼製煙突であり、超音波探傷装置Ｔは、フェイズドアレイ法による超音波探傷で筒身肉厚を測定する。
この構成によれば、鋼製煙突の肉厚を全面に亘って探傷することが可能となる。
（６）走行体の走行は遠隔操作で行われる自走式探傷装置Ｔであって、車輪２２の転動方向に対する傾斜を検出する傾斜センサ５を備え、その傾斜センサ５の検出に基づき、走行体の姿勢を認識する。
この構成によれば、探傷装置Ｔの姿勢を確認することが可能となる。
（７）車輪２２の４輪を個別に回転駆動する。
この構成によれば、前進後退ばかりかその場での旋回を行うことが可能となる。

１台車部
２車体部
３制御部
３Ａ板厚制御部
３Ｂカメラ制御部
３Ｃモータ駆動制御部
３Ｃ各モータ駆動制御部
３Ｃモータ駆動制御部
３Ｄ媒質供給制御部
４通信装置
５傾斜センサ
７媒質タンク
１０台車本体部
１１枠体部
１１ａ枠体本体部
１１ｂ側方枠体部
１２底面板
２２車輪
２３モータ
２７ネオジム磁石
２８車輪板
３０タイヤセンサ
３１回転軸
３２タイヤ
３３車輪支持部材
３４フェイズドアレイ探触子
３５介挿部材
３９キャスター
４０接触媒質供給装置
４１油噴射部
４２油供給管路
４３ポンプ
４４流量調整弁
４５非接触温度センサ
５０，５１カメラ
６０揺動軸
６１揺動規制機構
６２停止部
６３ストッパ部
６４位置決め機構
１００操作装置
Ａセンサ収納空間
Ｓ探傷面
Ｔ自走式探傷装置

Claims

鋼構造体の壁面を探傷面とし、その探傷面に沿って移動しながら上記壁を超音波探傷装置によって非破壊探傷する自走式探傷装置であって、
上記探傷面に磁着する磁着手段、及び上記磁着手段によって探傷面に付勢されて当該探傷面に沿って転動可能な複数の車輪を備える走行体と、
上記探傷面側に探触子を向けた状態で上記走行体に支持される超音波探傷装置と、を備え、
上記超音波探傷装置は、
上記走行体の移動に伴い上記探傷面を転動可能な中空且つゴム製のタイヤと、
上記タイヤ内の空間に配置され且つそのタイヤの内径面と先端が対向配置すると共に、タイヤと共に回転しない探触子と、を有し、
上記走行体は、上記超音波探傷装置を支持する台車部と、その台車部に揺動可能に連結して上記車輪を支持する車体部とを有し、
上記台車部の底板部における上記タイヤの外周側位置に、タイヤの探傷面への押し付け量を一定に自動調整するための複数のキャスターを設けたことを特徴とする自走式探傷装置。
上記探触子とタイヤ内径面との間に介挿され且つタイヤと共に回転しないゴム製介挿材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載した自走式探傷装置。
上記タイヤを回転自在に支持する回転軸を備え、
上記探触子は、先端が探傷面側に向く状態で上記回転軸に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した自走式探傷装置。
上記探傷面とタイヤとの間に接触媒質としての油を介在させる接触媒質供給装置を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載した自走式探傷装置。
上記鋼製構造体は鋼製煙突であり、上記超音波探傷装置は、フェイズドアレイ法による超音波探傷で筒身肉厚を測定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した自走式探傷装置。
上記走行体の走行は遠隔操作で行われる自走式探傷装置であって、
上記車輪の転動方向に対する傾斜を検出する傾斜センサを備え、その傾斜センサの検出に基づき、走行体の姿勢を認識することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載した自走式探傷装置。