JP6398311B2 - Concrete inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、トンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物の健全性を検査するコンクリート検査装置に関する。 The present invention relates to a concrete inspection apparatus for inspecting the soundness of a concrete structure such as tunnel construction concrete.
従来、トンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物の検査は、ハンマリング打音による反響音を聞き分けて健全性を判定する人力による打音方法が主流であり、多くの作業員を配し、人海戦術的に実施していた。人力による打音方法打撃の場合、人力によるハンマリング打音並びに反響音の聞き分けが観察者の経験や能力(聴力)に依存される。また、トンネルのような粉塵があり暗照明の狭空間では、過酷な作業となり、特にトンネルアーチ部の検査では、上向き姿勢となり長時間作業は困難な状況にある。 Conventionally, inspecting concrete structures such as tunnel construction concrete has been the mainstream sounding method that distinguishes the sound of hammering sound and judges its soundness. It was implemented tactically. In the case of the hitting method using human power, the distinction of hammering hits and echoes by human power depends on the experience and ability (hearing ability) of the observer. In addition, in a narrow space with dark dust, such as tunnels, it is a harsh operation, and particularly in the inspection of the tunnel arch part, the posture is upward and it is difficult to work for a long time.
そこで、人力に頼らない各種の検査方法が検討されている。例えば、走行台車の前方部分に設けた発信装置からコンクリート床版等の被検体表面へ向けて信号波を発信させ、走行台車の後方部分に設けた受信装置で伝達された信号波を受信し、受信装置からの受信信号の波形に基づいてコンクリート床版の健全性を検査する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によると、走行台車を走行させながら被検体表面の健全性を検査することができるため、検査期間と労力を大幅に軽減することが可能になる。 Therefore, various inspection methods that do not rely on human power are being studied. For example, a signal wave is transmitted from the transmitting device provided in the front part of the traveling carriage toward the subject surface such as a concrete floor slab, and the signal wave transmitted by the receiving apparatus provided in the rear part of the traveling carriage is received, A technique for inspecting the soundness of a concrete floor slab based on the waveform of a reception signal from a receiving apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 1). According to this technique, the soundness of the subject surface can be inspected while the traveling carriage is traveling, so that the inspection period and labor can be greatly reduced.
しかしながら、走行台車を走行させながら、受信装置で被検体表面から信号波を受信するためには、受信装置を被検体表面に常時接触させておく必要がある。この場合には、被検体表面とのすべり摩擦によって受信装置にノイズが入力されてしまい、検査精度が低下してしまうと共に、受信装置における被検体表面との接触面が摩耗してしまうため、耐久性が問題となる。 However, in order to receive a signal wave from the subject surface with the receiving device while the traveling carriage is traveling, the receiving device needs to be in constant contact with the subject surface. In this case, noise is input to the receiving apparatus due to sliding friction with the surface of the subject, and the inspection accuracy is lowered, and the contact surface with the surface of the subject in the receiving apparatus is worn out. Sex matters.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、走行させながら高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができる、耐久性の高いコンクリート検査装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The above-mentioned subject is eliminated, The concrete test | inspection with high durability which can test | inspect the soundness of a concrete structure with high inspection precision, making it drive | work. To provide an apparatus.
本発明のコンクリート検査装置は、平行する2本の輪軸のそれぞれに装着され、被検体表面に接触して前記輪軸と共に回転する回転ローラと、2本の前記輪軸の回転を同期させる同期機構と、一方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置と、他方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って前記発信装置と同じタイミングで間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、2本の前記輪軸間の間隔は、前記回転ローラの周長以上であっても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、2本の前記輪軸間の間隔と、前記回転ローラの周長とが同一長であっても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記発信装置は、一方の前記輪軸に1個取り付けられ、前記受信装置は、他方の前記輪軸に複数個取り付けられていても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記受信装置は、前記被検体表面との接触面が曲面で形成された接触部を具備し、前記接触部は、前記回転ローラの回転に伴って接触位置を変えながら前記被検体表面に対して接触されても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記受信装置は、前記接触部を前記輪軸から遠ざかる方向に付勢する付勢手段を具備し、前記接触部は、前記付勢手段によって付勢された状態で前記被検体表面と接触されても良い。
Concrete test device of the present invention is mounted on each of the two wheel sets in parallel, the rotating roller for rotating the wheel shaft and co in contact with the surface of the object, synchronization to synchronize the rotation of the wheel shaft of the two A mechanism, a transmission device attached to one of the wheel shafts and intermittently contacting the subject surface as the rotation roller rotates to transmit an elastic wave; and the other rotation shaft attached to the other wheel shaft. And a receiving device that receives an elastic wave in contact with the subject surface intermittently at the same timing as the transmitting device.
Furthermore, in the concrete inspection apparatus of the present invention, the interval between the two wheel shafts may be equal to or greater than the circumferential length of the rotating roller.
Furthermore, in the concrete inspection apparatus of the present invention, the distance between the two wheel shafts and the circumferential length of the rotating roller may be the same length.
Furthermore, in the concrete inspection apparatus of the present invention, one transmitting device may be attached to one of the wheel shafts, and a plurality of receiving devices may be attached to the other wheel shaft.
Furthermore, in the concrete inspection apparatus according to the present invention, the receiving device includes a contact portion formed with a curved contact surface with the subject surface, and the contact portion is in contact with the rotation of the rotating roller. The surface of the subject may be contacted while changing the angle.
Furthermore, in the concrete inspection apparatus of the present invention, the receiving device includes a biasing unit that biases the contact portion in a direction away from the wheel shaft, and the contact portion is biased by the biasing unit. And may be brought into contact with the surface of the subject.
本発明によれば、受信装置を被検体表面に常時接触させておく必要がないため、走行させながら、高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができると共に、耐久性を向上させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, since it is not necessary to keep the receiving device in contact with the surface of the subject at all times, the soundness of the concrete structure can be inspected with high inspection accuracy while running, and the durability is improved. There is an effect that can be.
次に、本発明を実施するための形態(以下、単に「実施の形態」という)を、図面を参照して具体的に説明する。 Next, modes for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “embodiments”) will be specifically described with reference to the drawings.
本実施の形態のコンクリート検査装置10は、図1に示すように、平行する2本の輪軸1a、1bと、輪軸1aに固定して装着された2本の回転ローラ2aと、輪軸1bに固定して装着された3本の回転ローラ2bとを備えている。回転ローラ2a及び回転ローラ2bは、検査対象であるトンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物(以下、被検体と称す)の表面に接触して回転するゴムタイヤである。回転ローラ2aと回転ローラ2bとは、同一の直径を有しており、周長すなわち1回転で進む距離が同一である。
As shown in FIG. 1, the
輪軸1aの2本の回転ローラ2aの間には、発信装置3が設けられている。発信装置3は、輪軸1aもしくは回転ローラ2aの側面に固定されており、回転ローラ2aの回転に伴って間欠的に被検体表面に接触する。すなわち、発信装置3は、被検体表面と接触する接触部を有し、その接触部が回転ローラ2aの外周の1カ所に設けられている。従って、回転ローラ2aが1回転すると、発信装置3の接触部が被検体表面に1回接触する。
A transmitting
輪軸1bに装着された3本の回転ローラ2bのそれぞれに隣接して受信装置4がそれぞれ設けられている。この3個の受信装置4は、輪軸1bもしくは回転ローラ2bの側面に固定されており、回転ローラ2bの回転に伴って間欠的且つ同時に被検体表面に接触する。すなわち、受信装置4は、発信装置3と同様に、被検体表面と接触する接触部を有し、その接触部が回転ローラ2bの外周の1カ所に設けられている。従って、回転ローラ2bが1回転すると、受信装置4の接触部が被検体表面に1回接触する。
A
発信装置3と受信装置4とは、同一の構成を有しており、図2を参照すると、圧電素子21と、圧電素子21に接触して設けられ、被検体表面と接触する接触部として機能する保護部材22とを備えている。以下、発信装置3に基づいて、より詳細な構成について説明する。圧電素子21及び保護部材22は、輪軸1aの法線方向に移動可能に設けられ、付勢手段であるバネ23によって輪軸1aから遠ざかる方向に付勢されている。図2(a)に示すように、発信装置3が被検体表面と接触していない状態では、保護部材22の被検体表面と接触面は、回転ローラ2aの外周面から突出する。これにより、図2(b)に示すように、発信装置3が被検体表面と接触する状態では、保護部材22の接触面が、バネ23によって付勢された状態で被検体表面と接触する。なお、本実施の形態では、回転ローラ2aとしてゴムタイヤを採用しているため、ゴムタイヤの弾性変形を考慮すると、発信装置3が被検体表面と接触していない状態では、保護部材22の接触面は、回転ローラ2aの周面付近に位置していればよい。また、保護部材22の被検体表面と接触面は、曲面に形成されている。これにより、保護部材22の接触面は、回転ローラ2aの回転に伴って接触位置を変えながら被検体表面に対して所定時間接触する。さらにまた、バネ23は、回転ローラ2aの回転に伴って保護部材22が被検体表面に統制する際の衝撃を吸収するダンパーとしても機能する。
The transmitting
図1に示すように、輪軸1a及び輪軸1bには、スプロケット5がそれぞれ装着されており、スプロケット5間にローラーチェーン等のチェーン6が掛け渡されている。スプロケット5及びチェーン6は、回転ローラ2aの回転と回転ローラ2bの回転とを同期させる同期機構として機能する。そして、発信装置3と受信装置4とは、発信装置3における保護部材22の接触面が被検体表面に接触するタイミングで、受信装置4における保護部材22の接触面も被検体表面に接触するように位置合わせされている。これにより、コンクリート検査装置10を人力やエンジン等の動力によって走行させると、回転ローラ2a及び回転ローラ2bの回転に伴って、発信装置3における保護部材22の接触面と受信装置4における保護部材22の接触面とが間欠的に、同じタイミングで被検体表面に接触する。
As shown in FIG. 1, sprockets 5 are respectively attached to the
また、本実施の形態のコンクリート検査装置10は、発信装置3に所定の電圧信号を供給するパルスジェネレータ30と、受信装置4によって受信された受信波形を記録する波形記録装置40とを備えている。輪軸1aの一端部には、ロータリーコネクタ7が設けられており、発信装置3から出力された電圧信号は、ロータリーコネクタ7を介して発信装置3に供給される。発信装置3から供給された電圧信号は、発信装置3の圧電素子21に入力され、圧電素子21が振動する。発信装置3からは、電圧信号が常時出力されており、発信装置3における保護部材22の接触面が被検体表面に接触すると、圧電素子21の振動が保護部材22を介して被検体表面に弾性波として発信される。
The
発信装置3から被検体表面に発信された弾性波は、表面弾性波となって伝播される。この表面弾性波は、保護部材22を介して受信装置4の圧電素子21に伝わり、電圧信号に変換される。輪軸1bの一端部には、ロータリーコネクタ7が設けられており、受信装置4の圧電素子21によって変換された電圧信号は、受信波形としてロータリーコネクタ7を介して波形記録装置40に入力されて記録される。この記録された受信波形を、き裂やうき等の損傷のない健全な被検体表面の受振波形を基本として解析することで、波形形状及び最大振幅値が変わることを数段階のパターンで分類し、健全性評価に結びつけることができる。
The elastic wave transmitted from the
被検体がコンクリート床版等の上面である場合には、コンクリート検査装置10を走行台車として、人力で押したり、エンジン等の動力によって自走させたりすることができる。また、被検体がトンネル壁面等の側面や下面の場合には、人間がコンクリート検査装置10を手に持って被検体表面に押しつけて走行させるようにしたり、ガイドウォールに沿ってエンジン等の動力によって自走させたりすることができる。
When the object is an upper surface of a concrete floor slab or the like, the
図2を参照すると、輪軸1aと輪軸1bとの間隔Lは、回転ローラ2a及び回転ローラ2bの周長(直径R*π)以上に設定されている。図3を参照すると、輪軸1aと輪軸1bとの間の領域において、発信装置3と受信装置4とを結ぶ領域が検査領域Xとなり、受信波形を解析することで、この検査領域X内に存在するき裂やうき等の損傷Yを検出することができる。なお、図3は、発信装置3における保護部材22の接触面と受信装置4における保護部材22の接触面とが被検体表面に接触している状態が示されている。また、本実施の形態では、輪軸1bに3個の受信装置4が設けられているため、輪軸1aと輪軸1bとの間の被検体の健全性を面的に検査することができる。
Referring to FIG. 2, the distance L between the
コンクリート検査装置10を人力やエンジン等の動力によって走行させると、コンクリート検査装置10が回転ローラ2a及び回転ローラ2bの周長(直径R*π)分進む毎に発信装置3から弾性波が発信され、発信装置3と受信装置4とを結ぶ検査領域Xの検査を行うことができる。従って、輪軸1aと輪軸1bとの間隔Lと、回転ローラ2a及び回転ローラ2bの周長(直径R*π)とが等しい場合には、図4(a)に示すように、コンクリート検査装置10を矢印Aで示す方向に走行させるだけで、被検体表面を満遍なく効率的に検査することができる。図4(b)には、輪軸1aと輪軸1bとの間隔Lが、回転ローラ2a及び回転ローラ2bの周長(直径R*π)より長く設定されている場合の検査領域Xが示されている。この場合には、検査領域Xが重なって多少効率が落ちるが、被検体の健全性をより満遍なく検査することができる。
When the
受信装置4は、図5に示すように、発信装置3と同様に輪軸1aに取り付けるようにしても良い。図5には、2本の回転ローラ2aの両側に回転ローラ2bをそれぞれ装着し、回転ローラ2bのそれぞれに隣接して受信装置4がそれぞれ設けられている。この場合にも、受信装置4は発信装置3と同時に被検体表面に接触することになり、輪軸1aと輪軸1bとの間の領域をより面的に検査することができる。
As shown in FIG. 5, the receiving
また、図6に示すように、輪軸1aと輪軸1bとの間に輪軸1aと同期して回転する輪軸1cを設け、受信装置4を輪軸1cに取り付けるようにしても良い。図6には、輪軸1cに2本の回転ローラ2bを装着し、回転ローラ2bのそれぞれに隣接して受信装置4がそれぞれ設けられている。この場合にも、受信装置4は発信装置3と同時に被検体表面に接触することになり、輪軸1aと輪軸1bとの間の領域をより面的に検査することができる。
Further, as shown in FIG. 6, a
以上説明したように、本実施の形態によれば、平行する2本の輪軸1a、1bのそれぞれに装着され、被検体表面に接触して輪軸1a、1bと共に前記回転する回転ローラ2a、2bと、2本の輪軸1a、1bの回転を同期させる同期機構(スプロケット5及びチェーン6)と、一方の輪軸1aに取り付けられ、回転ローラ2aの回転に伴って間欠的に被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置3と、他方の輪軸1bに取り付けられ、回転ローラ2bの回転に伴って発信装置3と同じタイミングで間欠的に被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置4とを備えている。
この構成により、発信装置3及び受信装置4を被検体表面に常時接触させておく必要がないため、コンクリート検査装置10を走行させながら、高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができると共に、耐久性を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
With this configuration, it is not necessary to keep the
さらに、本実施の形態において、2本の輪軸1a、1b間の間隔は、回転ローラ2a、2bの周長以上に設定されている。
この構成により、コンクリート検査装置10を走行させるだけで、被検体の健全性を満遍なく検査することができる。
Furthermore, in this Embodiment, the space | interval between the two
With this configuration, the health of the subject can be inspected evenly by simply running the
さらに、本実施の形態において、2本の輪軸1a、1b間の間隔と、回転ローラ2a、2bの周長とが同一長に設定されている。
この構成により、コンクリート検査装置10を走行させるだけで、被検体の健全性を効率よく検査することができる。
Furthermore, in this Embodiment, the space | interval between the two
With this configuration, the soundness of the subject can be efficiently inspected simply by running the
さらに、本実施の形態において、発信装置3は、一方の輪軸1aに1個取り付けられ、受信装置4は、他方の輪軸1bに複数個取り付けられている。
この構成により、2本の輪軸1a、1b間の領域を面的に検査することができる。
Further, in the present embodiment, one
With this configuration, it is possible to inspect the area between the two
さらに、本実施の形態において、受信装置4は、被検体表面との接触面が曲面で形成された接触部として保護部材22を具備し、保護部材22は、回転ローラ2bの回転に伴って接触位置を変えながら被検体表面に対して接触される。
この構成により、保護部材22には、滑り摩擦よりも小さい転がり摩擦のみが作用するため、ノイズを防止することができると共に、耐久性を向上させることができる。
Further, in the present embodiment, the receiving
With this configuration, only the rolling friction smaller than the sliding friction acts on the
さらに、本実施の形態において、受信装置4は、保護部材22を輪軸1bから遠ざかる方向に付勢する付勢手段であるバネ23を備え、保護部材22は、バネ23によって付勢された状態で被検体表面と接触される。
この構成により、保護部材22を被検体表面に密着させることができるため、受信感度を向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the receiving
With this configuration, the
なお、発信装置3も受信装置4と同様の構成を有している。従って、発信装置3の保護部材22には、滑り摩擦よりも小さい転がり摩擦のみが作用すると共に、保護部材22を被検体表面に密着させることができる。これにより、発信装置3の耐久性を向上させることができると共に、正確な弾性波を被検体表面に発信することができる。
The transmitting
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、本実施の形態では、同期機構としてスプロケット5及びチェーン6を用いたが、プーリー及び歯付きベルトやギヤを同期機構として用いることもできる。
また、受信装置4からの受信波形を波形記録装置40に記録させるように構成したが、受信装置4からの受信波形を無線もしくは有線で送信する送信部を設け、他の箇所に設置されたパーソナルコンピュータ等の解析装置に送信するようにしても良い。
さらに、本実施の形態では、発信装置3から電圧信号を常時出力させ、発信装置3の圧電素子21を常時振動させておくように構成したが、発信装置3もしくは受信装置4の圧電素子21によって保護部材22が被検体表面に当接したタイミングを検出したタイミングで、発信装置3から電圧信号を所定時間出力させるように構成しても良い。
The present invention has been described based on the embodiments. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of these components, and that such modifications are within the scope of the present invention.
For example, although the sprocket 5 and the
Further, the
Further, in the present embodiment, the voltage signal is always output from the transmitting
1a、1b、1c 輪軸
2a、2b 回転ローラ
3 発信装置
4 受信装置
5 スプロケット
6 チェーン
7 ロータリーコネクタ
10 コンクリート検査装置
21 圧電素子
22 保護部材
23 バネ
30 パルスジェネレータ
40 波形記録装置
DESCRIPTION OF
Claims (6)
2本の前記輪軸の回転を同期させる同期機構と、
一方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置と、
他方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って前記発信装置と同じタイミングで間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置とを具備することを特徴とするコンクリート検査装置。 Is mounted on each of the two wheel sets in parallel, the rotating roller for rotating the wheel shaft and co in contact with the surface of the object,
A synchronization mechanism for synchronizing the rotation of the two wheel shafts;
A transmitting device that is attached to one of the wheel shafts and intermittently contacts the subject surface as the rotating roller rotates, and transmits an elastic wave;
A receiving device that is attached to the other wheel shaft and that intermittently contacts the surface of the subject and receives elastic waves at the same timing as the transmitting device as the rotating roller rotates. Concrete inspection device.
前記受信装置は、他方の前記輪軸に複数個取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のコンクリート検査装置。 One transmitting device is attached to one of the wheel shafts,
4. The concrete inspection apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the receiving devices are attached to the other wheel shaft.
前記接触部は、前記回転ローラの回転に伴って接触位置を変えながら前記被検体表面に対して接触されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のコンクリート検査装置。 The receiving device includes a contact portion in which a contact surface with the subject surface is formed as a curved surface,
5. The concrete inspection apparatus according to claim 1, wherein the contact portion is brought into contact with the surface of the subject while changing a contact position with the rotation of the rotating roller.
前記接触部は、前記付勢手段によって付勢された状態で前記被検体表面と接触されることを特徴とする請求項5記載のコンクリート検査装置。 The receiving device includes biasing means for biasing the contact portion in a direction away from the wheel shaft,
6. The concrete inspection apparatus according to claim 5 , wherein the contact portion is brought into contact with the subject surface in a state of being biased by the biasing means.
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