JP6425249B2 - 構造物用点検具 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁等の下面又は建造物等の壁面などのクラック等の点検作業を行う際に用いる構造物用点検具に関する。

橋梁や建造物の老朽化に伴い強度の劣化が近年問題となっており、例えば、道路の橋梁については、既存の橋梁のうち１９５０年代から１９７３年代までの高度成長期に築造されたものが多く、これらの橋梁の架け替えや補強が必要となってきている。

こうした橋梁や建造物の劣化を示す点検対象の１つとして、表面に生じるクラックが挙げられており、クラックの長さや溝幅を測定することが行われている。本発明者らは、特許文献１に示すように、クラックゲージ板を取り付けた棒状体を回動させてクラックゲージ板を点検個所近傍に設定する点検作業機構を用い、点検個所近傍に設定したクラックゲージ板を撮影してクラックを測定する点検装置を提案している。また、この点検装置では、打撃点検具を搭載して点検個所において所定の打撃力を加えて打音で点検する点検作業機構を備えることで、様々な点検作業を効率よく安全に行うようしている。

一方、構造体の点検具としては、特許文献２に示すように、横断面外形が５角形から８角形で縦断面外形が円弧又は楕円弧状の対向辺となるように形成された転打子を構造体表面に転動させて打撃音を測定することで、構造体表面において剥離劣化等が生じている箇所を判別する点検具が提案されている。

特許第５５３１１４８号公報 特開２００４−２８５８１号公報

特許文献２に示す点検具は、転打子を転動させて打撃音を測定するようになっているため、従来のハンマータイプの打撃点検具に比べて点検作業を効率よく行うことができるが、転打子を構造体表面に正確に押し当てて転動させる必要がある。しかしながら、肉眼では確認しにくい高所や橋梁内部の入り組んだ部位のように、転打子を正確に転動させることが困難となる場所では、点検作業を効率よく行うことが難しいといった課題がある。

そこで、本発明は、構造物のクラック等の点検対象を点検する点検具を点検個所に正確に位置決めして精度よく効率的に点検することができる構造物用点検具を提供することを目的とするものである。

本発明に係る構造物用点検具は、棒状の支持部と、前記支持部の先端に取り付けられた支点部と、前記支持部に長手方向に沿って揺動可能に取り付けられるとともに先端部に転動ヘッドが設けられた打撃点検部と、前記転動ヘッドを前記支持部の先端側に移動させるように前記打撃点検部を付勢する押圧部とを備え、前記打撃点検部は、先端に前記転動ヘッドを回動可能に取り付けられた支持バーを備えており、前記押圧部は、前記支持バーの後端側と前記支持部との間に張架されたバネ部材を備えており、構造物表面の点検個所近傍に前記支点部を当接させて前記転動ヘッドを点検個所に押し当てた状態に設定して前記支点部を中心に前記転動ヘッドが転動するように前記支持部を回動させて打撃点検を行う。さらに、前記打撃点検部には、前記転動ヘッドの点検個所における転動動作に対応して点検個所近傍にマークを表示するマーク表示部が取り付けられている。さらに、前記支持部は、長手方向に伸縮可能に構成されている。

本発明は、上記のような構成を有することで、橋梁等の構造物の様々な点検個所に対して正確に位置決めすることができ、点検作業を精度よく効率的に行うことが可能となる。

本発明に係る実施形態に関する正面図である。 本発明に係る実施形態に関する平面図である。 壁面の点検個所に構造物用点検具を配置した状態を示す説明図である。 構造物用点検具を操作する様子を示す説明図である。 転動ヘッドの打撃点検の際にマーキングを行うマーク表示部を取り付けた場合に関する説明図である。 支持シャフトを回動させる様子を示す説明図である。 構造物用点検具を取り付けた構造物用点検動作装置に関する正面図である。 構造物用点検具を取り付けた構造物用点検動作装置に関する平面図である。 図８のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態の構造物用点検具に関する正面図であり、図２は、その平面図である。構造物用点検具１は、棒状の支持部２と、支持部２の先端に取り付けられた支点部３と、支持部２の先端部において支持部２の長手方向に沿って揺動可能に取り付けられるとともに先端部に転動ヘッド１０が設けられた打撃点検部４と、転動ヘッド１０を支持部２の先端側に移動させるように打撃点検部４を付勢する押圧部５とを備え、構造物表面の点検個所近傍に支点部３を当接させて転動ヘッド１０を点検個所に押し当てた状態に設定して支点部３を中心に転動ヘッド１０が転動するように支持部２を回動させて打撃点検を行う。また、構造物用点検具１は、円錐状のクラックゲージ体６を取り付けた支持シャフト７と、支持シャフト７を支持部２の長手方向に沿って回動させる回動部８とを備えている。

支持部２は、断面矩形状の外筒部材２０及び外筒部材２０内に挿入された断面矩形状の内筒部材２１を備えており、内筒部材２１の先端部に支点部３、打撃点検部４及び押圧部５が取り付けられている。内筒部材２１を外筒部材２０に対して長手方向に出し入れすることで支持部２を長手方向に伸縮可能に構成することができ、点検個所に応じて支持部２を伸縮させて点検動作に最適な長さに調整することが可能となる。

外筒部材２０の先端側には、ストッパピン（図示せず）を保持するリング状の保持部材２０ａが固定されており、内筒部材２１には、長手方向に沿って所定間隔を空けて複数の係合穴（図示せず）が穿設されている。そして、調整した長さに対応した係合穴にストッパピンを嵌め込むことで支持部２の長さを維持することができる。

支点部３は、点検個所近傍に押し当てられて支持部２が回転動作を行う際の支点として機能するようになっており、例えば、転動可能に取り付けられたボールキャスタ、テーパ状に形成されたピン部材といった、支持部２が支点部３を中心に容易に回転できるような部材が先端に取り付けられている。

打撃点検部４は、転動ヘッド１０を先端部に回動可能に取り付けた支持バー１１と、支持バー１１を把持する把持体１２とを備えており、把持体１２は、支持部２の先端部に形成された枠体内に軸ピン１３により揺動可能に軸支されている。把持体１２は、支持バー１１の中央部分を把持するように設定されており、支持バー１１は、中央付近を中心に回動可能に取り付けられて支持部２の枠体内で揺動可能となっている。

転動ヘッド１０は、支持バー１１の軸方向を中心に回動可能となるように取り付けられており、外周面には、軸方向に沿って外方に向かって突出するように等間隔で角部が形成されている。そして、転動ヘッド１０の外周面を点検個所の表面に当接させながら移動させることで、転動ヘッド１０が表面を転がるように移動していき、その際に外周面に形成された角部を中心に持ち上がるように上下動して表面に衝突することで打撃動作が行われるようになる。こうした転動しながら打撃動作が生じるような外周面の形状であればよく、例えば、断面形状が５角形から８角形の公知の形状以外に、歯車形状やスプロケット状に角部を形成するようにすることもできる。

転動ヘッド１０の外周面に等間隔で角部が形成されていることから、転動ヘッド１０が転動する軌跡上に等間隔の打撃位置で打撃音が生じるようになり、所定の間隔で生じる打撃音に基づいて公知の方法で点検することで、点検個所において問題となる部分の有無を点検することができる。転動ヘッド１０の転動動作により生じる打撃音は、マイク等の音響装置（図示せず）により操作者が聞き取ることで、点検作業を効率よく行うことが可能となる。なお、打撃音以外でも点検を行うことが可能で、例えば、転動ヘッド１０が転動する際に受ける衝撃力を圧力センサ等で測定することで、点検個所の剥離劣化等の状態を点検することもできる。

押圧部５は、コイルバネ等のバネ部材を打撃点検部４の支持バー１１の後端側と支持部２との間に張架して構成されており、支持バー１１の後端側を支持部２の方に引き寄せるように付勢することで、図１に示すように、打撃点検部４の転動ヘッド１０を支持部２の先端側に移動させた状態に設定している。なお、バネ部材の取付位置は、支持バー１１の後端側以外に取り付けるようにしてもよく、例えば、把持体１２よりも先端側において支持部２との間にバネ部材を取り付けたり、把持体１２を所定の方向に回動するように付勢するバネ部材を支持部２の枠体内に取り付けるようにすることもできる。

図３は、壁面Ｗの点検個所に構造物用点検具１を配置した状態を示す説明図である。支持部２の長手方向に対して傾斜した壁面Ｗの点検個所近傍に支点部３を当接した場合に、打撃点検部４は、押圧部５により転動ヘッド１０を支持部２の先端側に移動させるように付勢されているため、点検個所に転動ヘッド１０が押し当てられるようになる。この場合、転動ヘッド１０に加えられる押圧力は、転動ヘッド１０が角部で持ち上げられて上下動することが可能となるように設定する。押圧力が強すぎると、転動ヘッド１０が転動せずに壁面に密着したまま摺動するようになり、押圧力が弱すぎると、打撃音が不安定となって正確な点検を行うことが難しくなる。

壁面に対して支持部２の長手方向の角度が変化した場合でも、押圧部５により打撃点検部４が常時付勢されているため、転動ヘッド１０を常時点検個所に押し当てた状態に設定することができる。図３では、壁面Ｗ’に対してほぼ直交する方向に設定しており、この場合でも転動ヘッド１０は壁面Ｗ’に対して押し当てられて打撃点検を行うことができる。また、壁面Ｗ”に対して支持部２の長手方向を傾斜する方向に設定した場合にも転動ヘッド１０を壁面Ｗ”に押し当てることができる。このように、構造物の様々な形状の壁面に対して転動ヘッド１０を押し当てた状態に設定することができ、広範囲の構造物に対して正確な点検作業を効率よく行うことが可能となる。

押圧部５は、上述したバネ部材以外の機構を用いて転動ヘッド１０を壁面に押し当てることもできる。例えば、支持バー１１を把持する把持体１２を駆動モータ等により回転駆動して転動ヘッド１０を壁面に押し当てる押圧力を加えるようにしてもよい。

図４は、構造物用点検具１を操作する様子を示す説明図である。この例では、操作者が支持部２を両手で把持して支点部３を壁面の点検個所近傍に押し当てる。その際に、打撃点検部４の転動ヘッド１０が壁面の点検個所に押し当てられた状態となる。そして、転動ヘッド１０を壁面に押し当てた状態で支点部３を中心に転動ヘッド１０が円運動するように支持部２を回動させることで、転動ヘッド１０は支点部３の周囲を移動しながら転動するようになる。このように、操作者は、支点部３を壁面に押し当てた状態で支持部２を回転するように操作すればよく、簡単な操作により打撃点検を効率よく正確に行うことができる。また、支持部２を断面矩形状の外筒部材２０を用いているので、両手で把持しながら回転操作を容易に行うことが可能となる。

図５は、転動ヘッド１０の打撃点検の際にマーキングを行うマーク表示部９を取り付けた場合に関する説明図である。この例では、支持バー１１の転動ヘッド１０の近傍に着脱可能にマーク表示部９を取り付けている。マーク表示部９は、先端部にチョーク等のマーキング部材９ｂを取り付けた駆動ユニット９ａを備えており、駆動ユニット９ａには、支持バー１１に係合して取り付ける取付部材（図示せず）が設けられている。駆動ユニット９ａは、シリンダ等の駆動装置からなり、点検個所に向かってマーキング部材９ｂを進退動作させるようになっている。

そして、図５に示すように、支点部３を壁面Ｗに押し当てて転動ヘッド１０を壁面Ｗの表面に押し当てられた状態に設定した場合に、駆動装置９ａを駆動してマーキング部材９ｂを壁面Ｗに向かって前進させてマーキング部材９ｂの先端部を壁面Ｗに当接させた状態に設定する。この場合、支点部３が壁面Ｗに押し当てられたことを検知する検知スイッチを設けて、検知スイッチの検知信号により駆動装置９ｂを駆動するようにしてもよい。

支持部２の回転操作により転動ヘッド１０とともにマーキング部材９ｂが連動して打撃位置に追従してラインがマーキングされるようになる。そのため、点検作業が行われた箇所が表示されるようになるとともに問題となる箇所を容易に特定することができるようになる。

マーク表示部９は、転動ヘッド１０が点検個所に押し当てられた場合にマーキング部材が点検個所近傍に当接した状態に設定されていればよく、上述した進退動作に代えてマーキング部材を回動動作させて点検個所近傍に当接させることもできる。

クラックゲージ体６は、透明な樹脂製の薄板を円錐台状に形成した押え体の周縁開口に平面状のゲージ板を固定して構成されている。そして、点検個所に生じているクラックの表面にクラックゲージ体６を押し当ててゲージ板を密着させることでクラックの幅及び長さを正確に測定することができる。クラックゲージ体６は、頂点部分が支持シャフト７の先端部に固定されており、支持シャフト７は、支持部２の長手方向に沿って配置されている。回動部８は、支持部２の先端部に取付固定された駆動モータ８０を備えており、駆動モータ８０の駆動軸は、支持部２の長手方向と直交する方向に設定されている。そして、支持シャフト７の後端部は、回動軸８１に取り付けられており、回動軸８１は図示せぬ歯車機構を介して駆動モータ８０の駆動軸と連動して回動するようになっている。そして、駆動モータ８０が回転駆動することで、回動軸８１が回動して支持シャフト７が駆動軸を中心に支持部２の先端側から後端側に向かって支持部２の長手方向に沿って回動するようになる。

図６は、支持シャフト７を回動させる様子を示す説明図である。クラックゲージ体６を使用しない場合には、駆動モータ８０を駆動して支持シャフト７を支持部２の後端側に移動させて、転動ヘッド１０による打撃点検作業の邪魔にならない収納位置に設定する。クラックゲージ体６を用いてクラックの測定を行う場合には、駆動モータ８０を駆動して支持シャフト７を支持部２の先端側に移動させて、支持シャフト７を支持部２の長手方向に沿うように設定し、支持部２の先端側の測定位置にクラックゲージ体６を配置する。支持シャフト７が支持部２の先端部とほぼ直線状に配列するように設定されているので、支持部２を把持して長手方向に向かって押圧力を加える場合に、支持シャフト７が支持部２とともに長手方向に移動してクラックゲージ体６を点検個所のクラックに対して確実に押し当てることができる。そして、クラックゲージ体６は円錐大状に末広がりに形成されており、支持シャフト７を介して頂点部分に押圧力が加わるので、点検個所にずれることなくしっかりと周縁開口が押し当てられるようになる。そのため、ゲージ板が点検個所のクラックに密着した状態となり、ゲージ板に表示された目盛によりクラックを正確に測定することができる。

以上説明した例では、操作者が直接構造物用点検具１を把持して点検作業を行っているが、遠隔操作により点検作業を行うこともできる。図７は、構造物用点検具を取り付けた構造物用点検動作装置に関する正面図であり、図８は、その平面図である。また、図９は、図８のＡ−Ａ断面図である。

構造物用点検動作装置１００は、構造物用点検具１の支持部２の後端側を支持して、支持部２の長手方向の伸縮動作及び支持部２の水平方向の回動角度及び上下方向の回動角度を調整する角度調整動作を行って点検個所に打撃点検部４を位置決めし、支持部２の回転動作を行って位置決めした打撃点検部４を回動させて点検作業を行う。以下の説明では、支持部２の長手方向を「軸方向」、支持部２の回動動作の中心軸を「中心軸」、中心軸を中心とする円周の周方向を「周方向」として説明する。

構造物用点検動作装置１００は、支持部２を着脱可能に取り付ける筒状の挿着体１０１を備えており、挿着体１０１の内部に支持部２の後端側の外筒部材２０を挿入して固定することで支持部２を取り付けるようになっている。挿着体１０１の両端部には、リング状の一対の連結部材１０２がベアリング等の軸受を介して取り付けられている。挿着体１０１は、連結部材１０２に対して周方向に回動可能になっており、軸方向には移動しないように規制されている。一対の連結部材１０２の間には、外周に歯列が形成された略円形状の回動板１０３が軸方向に沿って取付固定されている。

挿着体１０１には、先端側の連結部材１０２の外側に回転駆動部１０４が設けられており、回動駆動部１０４は、歯車部材１０４ｂを回動させる回動モータ１０４ａを備えており、回動モータ１０４ａは、連結部材１０２に取り付けられている。歯車部材１０４ｂは、挿着体１０１の周囲にリング状に取付固定されており、先端側の連結部材１０２の外側に配置されてカバー体１０１ａ内に収容されている。また、回動モータ１０４ａを回転駆動することで、歯車部材１０４ｂが周方向に回動するようになり、挿着体１０１は、歯車部材１０４ｂの回動により連結部材１０２に対して周方向に回動するようになる。

挿着体１０１の後端側の連結部材１０２の外側に伸縮駆動部１０５が設けられており、伸縮駆動部１０５は、挿着体１０１の後端部に取付固定された支持枠体１０１ｂに外付けされた駆動モータ１０５ａを備えている。駆動モータ１０５ａは、その駆動軸１０５ｂが中心軸に一致するように取り付けられており、駆動軸１０５ｂの先端部には、中心軸と一致する方向に棒状のネジ部材１０５ｃが取付固定されている。ネジ部材１０５ｃは、支持部２の内筒部材２１内に挿入されており、内筒部材２１の後端側の内部に固定されたナット部材１０５ｄに螺着している。ネジ部材１０５ｃの先端部には、内筒部材２１の内周面に摺動可能に当接するガイド部材１０５ｅが取り付けられている。駆動モータ１０５ａを回転駆動することで、ネジ部材１０５ｃが中心軸を中心に回転して、ナット部材１０５ｄがネジ部材１０５ｃ上を軸方向に移動するようになる。そのため、ナット部材１０５ｄの軸方向の移動に伴い内筒部材２１が軸方向に移動するようになり、外筒部材２０に対して内筒部材２１が軸方向に移動して支持部２が全体として軸方向に伸縮するようになる。

角度調整部１０６は、回動板１０３を回動可能に軸支する軸支部材１０６ａを備えており、軸支部材１０６ａには、回動モータ１０６ｂが取付固定されている。回動モータ１０６ｂの駆動軸には、回動板１０３と噛合する駆動歯車１０６ｃが取り付けられている。そのため、回動モータ１０６ｂを回転駆動することで、回動板１０３が回動するようになり、回動板１０３とともに連結部材１０２が回動して挿着体１０１の上下方向の回動角度を調整することができる。

軸支部材１０６ａは、支柱部材１０６ｄの上端部に固定されており、支柱部材１０６ｄは、走行台車１０７の基台１０７ａに設置された支持台１０６ｅに回動可能に支持されて立設されている。走行台車１０７内に挿入された支柱部材１０６ｄの下端部分の周囲には、歯車部材１０６ｆが取り付けられており、歯車部材１０６ｆは、走行台車１０７内に取付固定された回動モータ１０６ｇの駆動軸に固定された駆動歯車と噛合している。そのため、回動モータ１０６ｇを回転駆動することで、歯車部材１０６ｆが回動して支柱部材１０６ｄが上下方向の回動中心軸を中心に回動するようになる。支柱部材１０６ｄが回動することで、軸支部材１０６ａを介して回動板１０３に支持された挿着体１０１の水平方向の回動角度を調整することができる。

こうして、回動モータ１０６ｂ及び１０６ｇの駆動制御を行うことで、挿着体１０１に取り付けられた支持部２を点検個所に向かう方向に正確に角度調整することができる。

走行台車１０７には、レールＬ上を走行する車輪１０９を回動させる走行駆動部１０８が設けられている。走行駆動部１０８は、車輪１０９の車軸に固定されている駆動プーリ１０８ｂ及び１０８ｃに伝動ベルトを介して駆動力を伝達する走行モータ１０８ａを備えており、走行モータ１０８ａを回転駆動することで、車輪１０９を回動させて走行台車１０７をレールＬ上に沿って走行制御することができる。

したがって、特許文献１に記載されているように、橋梁等の構造物の下方にアーム部材を設置して、アーム部材に設けられたレール上に構造物用点検動作装置１００を設置して走行台車１０７を遠隔操作により走行させることで、構造物の下側に構造物用点検具１を配置することができる。そして、撮影機構を搭載した別の走行台車をアーム部材上を走行させて構造物用点検動作装置１００及び構造物の点検部位を撮影して点検動作を確認しながら遠隔操作により点検作業を行う。まず、角度調整部１０６を遠隔操作により制御して支持部２を点検個所に向かうように水平方向及び上下方向の回動角度を調整する。次に、伸縮駆動部１０５を遠隔操作により制御して支持部２を伸縮させて支点部３を点検個所近傍の表面に当接させて転動ヘッド１０を点検個所にセットする。次に、回動駆動部１０４を遠隔操作により制御して支持部２を中心軸を中心に回動させて転動ヘッド１０を点検個所において表面に接触させながら移動させて打撃点検を行う。打撃点検により生じる打撃音は、構造物用点検具１に取り付けたマイク等の音響装置により測定して点検個所における構造物の剥離劣化等の状態を点検することができる。

１・・・構造物用点検具、２・・・支持部、３・・・支点部、４・・・打撃点検部、５・・・押圧部、６・・・クラックゲージ体、７・・・支持シャフト、８・・・回動部、９・・・マーク表示部、１０・・・転動ヘッド、１１・・・支持バー、１２・・・把持体、１３・・・軸ピン、２０・・・外筒部材、２１・・・内筒部材、８０・・・駆動モータ、１００・・・構造物用点検動作装置、１０１・・・挿着体、１０２・・・連結部材、１０３・・・回動板、１０４・・・回動駆動部、１０５・・・伸縮駆動部、１０６・・・角度調整部、１０７・・・走行台車、１０８・・・走行駆動部、１０９・・・車輪

Claims (5)

1. 棒状の支持部と、前記支持部の先端に取り付けられた支点部と、前記支持部に長手方向に沿って揺動可能に取り付けられるとともに先端部に転動ヘッドが設けられた打撃点検部と、前記転動ヘッドを前記支持部の先端側に移動させるように前記打撃点検部を付勢する押圧部とを備え、前記打撃点検部は、先端に前記転動ヘッドを回動可能に取り付けられた支持バーを備えており、前記押圧部は、前記支持バーの後端側と前記支持部との間に張架されたバネ部材を備えており、構造物表面の点検個所近傍に前記支点部を当接させて前記転動ヘッドを点検個所に押し当てた状態に設定して前記支点部を中心に前記転動ヘッドが転動するように前記支持部を回動させて打撃点検を行う構造物用点検具。
2. 前記打撃点検部には、前記転動ヘッドの点検個所における転動動作に対応して点検個所近傍にマークを表示するマーク表示部が取り付けられている請求項１に記載の構造物用点検具。
3. 前記支持部は、長手方向に伸縮可能に構成されている請求項１又は２に記載の構造物用点検具。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の構造物用点検具の前記支持部を取り付ける挿着体と、前記挿着体を回動させて前記支持部を回動させる回動駆動部と、前記支持部の水平方向及び上下方向の回動角度を調整する角度調整部とを備えている構造物用点検動作装置。
5. 請求項１から３のいずれかに記載の構造物用点検具を用いた打撃点検方法であって、構造物表面の点検個所近傍に前記支点部を当接させて前記転動ヘッドを点検個所に押し当てた状態に設定し、前記支点部を中心に前記転動ヘッドが転動するように前記支持部を回動させて打撃点検を行う打撃点検方法。

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