JP6551950B2

JP6551950B2 - 鋼材検査用走行装置

Info

Publication number: JP6551950B2
Application number: JP2017248962A
Authority: JP
Inventors: 時宜白石
Original assignee: 株式会社シーエックスアール
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-31
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: JP2019113478A

Description

本発明は、鋼材の外観を検査するための走行装置に関し、特に走行装置底面に設けられた磁石部材と検査対象物としての鋼材との間の空間距離を磁石部材の吸着力を利用して一定に保持しながら鋼材の外観を検査することができるようにする鋼材検査走行装置に関する。

従来から、鋼材よりなる被検査物、例えば橋梁等における鋼床版について超音波探傷を行なう自走式探傷装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この自走式探傷装置は、自走型の車体と、車体を被検査物の下面に磁力により吸着保持する手段（永久磁石）と、超音波探傷部とを具備し、超音波探傷部は被検査物の平坦状の下面に接触移動するべく車体に取り付けられ、所定の構成機素を具備し、また摺動本体を具備し、摺動本体にスレッド及び超音波プローブ及び弾性手段が取り付けられ、車幅方向における位置調整のための移動の際にスレッドと一体に超音波プローブ及び弾性手段が移動するようにされ、弾性手段は一対のコイル状のスプリングより成り、スレッドは所定の構成機素を具備して構成されている。

この自走式探傷装置はこのような構成をとることで、被検査物としての鋼材よりなる被検査物、例えば橋梁等における鋼床版の下面を磁力に保持されつつ自走しつつ、トラフリブとデッキとの溶接部に下面側から超音波を放射し、その反射波を受信することにより亀裂検査等の超音波探傷を行なうことができるものである。

また、走行装置の車輪など検査対象物と接触する部分に磁石を用いている構造の検査装置もある（例えば、特許文献２参照）。

この検査装置は、走行台車に磁石車輪を用いて炉壁管の壁面を吸着しながら移動して検査するボイラ炉壁管用検査装置である。

ＪＰ５６７４４１９Ｂ２特開２００１−２５４９０４

特許文献１に記載の自走式探傷装置によれば、被検査物が濡れていたり汚れていたりする場合磁石と被検査物との間の摩擦力が低くなり駆動力が低下し、走行に支障をきたす場合がある。

また、特許文献２に記載の検査装置では検査対象物である炉壁管上を走行する磁石車輪を用いているために検査対象物表面や検査対象物にコーティングが施されている場合にはそのコーティングが損傷する場合もある。

本発明の目的は、上述の課題を解決しようとするもので、鋼材からなる配管の内外面、タンクの底板、側板、天板や各種容器、柱、橋脚、内面ライニングされた鋼管の内部などの様々な検査対象物に対してその検査対象物の状況に関わらず安定した走行ができかつ検査対象物を損傷することのない鋼材検査用走行装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、鋼材の外観を検査するための鋼材検査機構を搭載した車体と、車体に取り付けられ検査対象物としての鋼材の表面を走行するための走行用車輪と、走行用車輪を二次元走行自在に駆動する駆動機構と、車体の底面部に設けられた磁石部材とを備える鋼材検査用走行装置において、車体は磁石部材と検査対象物との間の空間距離を保持するための空間距離保持機構を備え、車体は鋼材検査機構としての鋼材検査ユニットを搭載することを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、空間距離保持機構は、磁石部材の両側に設けられた一対の空間距離保持用車輪であることを特徴とする。

さらに、本発明の第３の態様は、第２の態様において、一対の空間距離保持用車輪は、車輪径の異なる車輪を交換して用いることにより空間距離を調整可能としたことを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１の態様において、空間距離保持機構は、磁石部材を上下させる歯車機構を備えてなることを特徴とする。

さらに、本発明の第５の態様は、第１の態様において、鋼材検査ユニットは鋼材外観検査ユニットからなることを特徴とする。

また、本発明の第６の態様は、第５の態様において、鋼材外観検査ユニットは撮像ユニットを含むことを特徴とする。

さらに、本発明の第７の態様は、第１の態様において、鋼材検査ユニットは超音波探傷ユニットからなることを特徴とする。

また、本発明の第８の態様は、第２の態様において、磁石部材は内部に圧縮空気を送り込むための送気用通路が設けられたシャフトと固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、車体の底面に設けた磁石部材と検査対象物である鋼材との間に空間を設け、その空間距離を空間距離保持機構により一定に保持することができるため、磁石部材の鋼材に対する吸着力を安定化でき、検査対象物が濡れていたり汚れていたりする場合でも走行用車輪の駆動力が低下することがない。

また、走行用車輪として磁石車輪ではなく摩擦力の大きいゴム材を用いるので検査対象物の表面を損傷することもない。

本発明の鋼材検査用走行装置の外観図である。本発明の鋼材検査用走行装置を車体の底面側から見た外観図である。本発明の鋼材検査用走行装置における第１の実施例を説明するための図で、（Ａ）は検査対象物の凸部を検査する状況を表し、（Ｂ）は検査対象物の凹部を検査する状況を表した図である。本発明の鋼材検査用走行装置の第１の実施例において磁石部材を検査対象物から離間させる動作を説明するための図である。本発明の鋼材検査用走行装置の動作を説明するための配線図である。本発明の鋼材検査用走行装置における第２の実施例を説明するための図で、（Ａ）は検査対象物の凸部を検査する状況を表し、（Ｂ）は検査対象物の凹部を検査する状況を表した図である。

以下、本発明による鋼材検査用走行装置の実施の形態例について図面に基づき説明する。

図１は本発明の鋼材検査用走行装置の外観図である。本発明の鋼材検査用走行装置は車体１に鋼材検査ユニット２が備えられている。この鋼材検査ユニット２は鋼材外観検査ユニットとして検査対象物である鋼材の外観の状況についてカメラなどを用いて画像で撮影する撮像ユニットを用いることができる。あるいは鋼材検査ユニット２は鋼材表面の傷の状況を超音波を用いて検査するための超音波探傷ユニットを用いることができる。

また、車体１には走行用車輪３が備えられている。この走行用車輪３が検査対象物である鋼材の表面を駆動機構により二次元走行自在に走行するが、走行用車輪３を駆動機構で直接駆動させて鋼材表面を走行させてもよいし、図１に示すように駆動輪４の動力をキャタピラ５により走行用車輪３に伝達して走行させてもよい。走行用車輪３は摩擦力の大きいゴム材を用いると鋼材表面に確実に接し安定した走行を行うことができる。

図２は本発明の鋼材検査用走行装置を車体１の底面側から見た図である。車体１の底面部には磁石部材６が備えられている。磁石部材６には例えば強力な磁力を有するネオジウムなどからなる永久磁石が適している。この磁石部材６と検査対象物である鋼材との間に磁力による吸着力が働き、この吸着力によって鋼材表面上を車体１が安定して走行できるようになっている。

ところで、この磁石部材６と検査対象物である鋼材との間には走行用車輪３があるために空間ができるが、鋼材表面は例えば配管外面のように凸面であったり、また配管内面のように凹面であったり、あるいは溶接部等の細かな凹凸があったりして平坦な面ばかりではない。したがって、磁石部材６と鋼材の間の空間距離がしばしば変化することになる。

空間距離が変化すると磁石部材６と鋼材との間の吸着力も変化するために車体１が安定して走行することが困難になる。本発明の鋼材検査用走行装置では車体１に上記空間距離を保持するための空間距離保持機構が設けられている。

図２に示すように、空間距離保持機構は第１の実施例として車体１の底面部に設けられた磁石部材６の両側に一対の空間距離保持用車輪７が備えられている。この空間距離保持用車輪７は鋼材表面に接触して走行用車輪３の走行に従って回転移動するが、バネ等により細かく上下動できる構造になっており鋼材表面が凸面であったり凹面であったり、または細かな凹凸があったりする場合は空間距離保持用車輪７が上下動して磁石部材６と鋼材との間の空間距離を一定に保持できるようになっている。

このように磁石部材６と鋼材との間の空間距離を一定に保持できると磁石部材６の鋼材に対する吸着力も変化することがなくなり鋼材検査用走行装置が安定して走行できるため、例えば撮像ユニットで撮影した画像にブレがなくなり、また超音波探傷ユニットからの超音波信号を安定して発受信することができるなど検査の精度が確実に向上する。

図３は本発明の鋼材検査用走行装置における第１の実施例について鋼材の形状が平坦でない場合を説明するための図で、（Ａ）は鋼材の凸部を検査する状況を表し、（Ｂ）は鋼材の凹部を検査する状況を表した図である。

図３（Ａ）は鋼材８が配管の外面のように凸面状になっている例を示したものであり、車体１に取り付けられている走行用車輪３の内側において磁石部材６の両側に一対の空間距離保持用車輪７が設けられている。磁石部材６は筐体９の内部に収納されており、筐体９はシリンダー構造となっている。

空間距離保持用車輪７は車軸が筐体９と接続されており、また空間距離保持用車輪７は上下動できるようになっている。したがって空間距離保持用車輪７の上下動とともに筐体９が上下動し、筐体９に収納されている磁石部材６も上下動できるようになっており、鋼材８の表面の状況に応じて空間距離保持用車輪７が上下動し、磁石部材６もその動きに追随して上下動することになる。これにより磁石部材６と鋼材８との間の空間距離は常に一定に保持されることになる。

図３（Ｂ）は鋼材８が例えば配管の内面のように凹面状になっている例を示したものであり、鋼材８が凸面状になっている場合と同様に鋼材８の表面の状況に応じて筐体９に収納されている磁石部材６が空間距離保持用車輪７とともに上下動し、磁石部材６と鋼材８との間の空間距離は常に一定に保持される。

なお、検査対象物である鋼材の表面の状況、鋼材が管状の場合の内径や外径の違い、あるいは用いる磁石部材６の磁力の強さの違いによって磁石部材６と鋼材との間の空間距離を異ならせる必要が出てくる場合がある。このような場合には空間距離保持用車輪７の径を異ならせた複数の車輪を準備しておき、最適な空間距離を保持するために必要とする空間距離に応じた径を有する空間距離保持用車輪７に交換することにより空間距離を調整することができる。

図３（Ａ）、（Ｂ）において、磁石部材６には中央部を貫通するシャフト１０が配置されており、このシャフト１０の内部に送気用通路１１が設けられている。図４に拡大して示すように、この送気用通路１１は圧縮空気挿入口１２を介して圧縮空気を送ることができるようになっている。また、送気用通路１１は筐体９の底面部で開放されている。シャフト１０は外面がネジ切りされており、シャフト１０と磁石部材６はナット１３により固定されている。

ここで、もし鋼材検査用走行装置が何らかの原因により走行不能となった場合には、磁石部材６の吸着力により走行装置を鋼材から取り外すことが困難になる場合が生じ得る。このような場合、圧縮空気を瞬時に送気用通路１１に送ると上記したように送気用通路１１は筐体９の底面部で開放されており、また筐体９はシリンダー構造になっているために送られた圧縮空気は筐体９の底面部に当たり、シャフト１０とともに磁石部材６を浮き上がらせる。この結果磁石部材６と鋼材８との間の空間距離が大きくなり、磁石部材６の吸着力が低下し走行装置を取り外すことが可能となる。

ここで本発明の鋼材検査用走行装置の動作について図５を用いて説明する。ＡＣ電源５０からノイズカットトランス５１を介した電力がコントローラ側ＤＣ電源５２にて直流に変換され、コントローラ５３、コントローラ側ＣＰＵ５４、コントローラ側ＰＬＣ（電力線通信）アダプタ５５及びモニタ５６に供給される。コントローラ５３からの制御信号がコントローラ側ＣＰＵ５４、コントローラ側ＰＬＣアダプタ５５から走行装置側ＰＬＣアダプタ５７に送信される。この走行装置側ＰＬＣアダプタ５７を始め走行装置側ＣＰＵ５８、外観検査機構２及び走行用車輪３には走行装置側ＤＣ電源５９から電力が供給される。走行装置側ＰＬＣアダプタ５７から送信された制御信号は走行装置側ＣＰＵ５８を介して走行用車輪３が駆動されるとともに鋼材検査ユニット２が制御される。

鋼材検査ユニット２の制御は前述したように撮像ユニットや超音波探傷ユニットを例えば回転モータ２ａや首振りモータ２ｂにより回転させたり左右、上下に動かしたりすることにより鋼材８の外観の状況や傷の有無などを検査するものであり、このようにして検査した鋼材８の状況は常時画像として、あるいは波形としてモニタ５６にて観察できるようになっている。

次に、本発明の鋼材検査用走行装置の第２の実施例について説明する。本発明の鋼材検査用走行装置の第２の実施例では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように筐体９内に収納された磁石部材６と例えばモータ１４により駆動されるラックアンドピニオン方式のような歯車機構１５がナット１６により固定されている。

このモータ１４と歯車機構１５により、磁石部材６を上下動させ磁石部材６と鋼材８との間の空間距離を最適な距離に保持するようにする。図６（Ａ）は鋼材８が凸面状となっている例であり、図６（Ｂ）は鋼材８が凹面状となっている例である。

図６（Ａ）で示す例では鋼材８が凸面状になっているので最適な空間距離を保持するために磁石部材６を収納した筐体９を車体１の底面とほぼ同じ面まで動かし空間距離を保持している。一方、図６（Ｂ）で示す例では鋼材８が凹面上になっているので最適な空間距離を保持するために磁石部材６を収納した筐体９を車体１の底面より下方まで動かし空間距離を保持している。

検査対象物である鋼材の表面の状況、鋼材が管状の場合の内径や外径の違い、あるいは用いる磁石部材６の磁力の強さの違いによって磁石部材６と鋼材８との間の空間距離を異ならせる必要が出てくる場合はモータ１４により歯車機構１５を細かく上下動させ調整することが可能である。

なお、第１の実施例と同じように鋼材検査用走行装置が何らかの原因により走行不能となった場合には、モータ１４と歯車機構１５により磁石部材６を瞬時に鋼材８から離間させるように動作させて磁石部材６と鋼材８との間の空間距離を大きくするようにする。この結果磁石部材６の吸着力が低下し走行装置を取り外すことが可能となる。

上記したように本発明の鋼材検査用走行装置は磁石部材と検査対象物である鋼材との間の空間距離を磁石部材の吸着力を用いて一定に保持できる構造としたために走行が安定するので鋼材検査ユニットの振動などが抑えられ検査の精度が向上する。

また本発明の鋼材検査用走行装置は磁石部材の吸着力を用いて走行するために重力に反する姿勢での走行も可能となり、鋼材配管の内面の走行の場合ではエルボ、Ｔ字管、レデューサー等の走行も容易に行える。

さらに、磁石部材の吸着力を用いるために走行装置の構造が簡素化され、小型化が可能となる。したがって様々な大きさの鋼材構造物にも適用でき、適用範囲が拡大できる。

また、走行装置の構造が簡素化されるために走行装置の軽量化が可能となり、ケーブルまで含めた重量を低減でき走行距離を伸ばすことが可能となる。

１・・・車体
２・・・鋼材検査ユニット
３・・・走行用車輪
４・・・駆動用車輪
５・・・キャタピラ
６・・・磁石部材
７・・・空間距離保持用車輪
８・・・鋼材
９・・・筐体
１０・・・シャフト
１１・・・送気用通路
１２・・・圧縮空気挿入口
１３・・・ナット
１４・・・モータ
１５・・・歯車機構
１６・・・ナット

Claims

鋼材の外観を検査するための鋼材検査機構を搭載した車体と、
前記車体に取り付けられ検査対象物としての鋼材の表面を走行するための走行用車輪と、
前記走行用車輪を二次元走行自在に駆動する駆動機構と、
前記車体の底面部に設けられた磁石部材とを備える鋼材検査用走行装置において、
前記車体は前記磁石部材と前記検査対象物との間の空間距離を保持するための空間距離保持機構を備え、
前記車体は前記鋼材検査機構としての鋼材検査ユニットを搭載し、
前記空間距離保持機構は前記磁石部材の両側に設けられた一対の空間距離保持用車輪であり、
前記一対の空間距離保持用車輪は、車輪径の異なる車輪を交換して用いることにより空間距離を調整可能としたことを特徴とする鋼材検査用走行装置。
前記鋼材検査ユニットは鋼材外観検査ユニットからなることを特徴とする請求項１記載の鋼材検査用走行装置。
前記鋼材外観検査ユニットは撮像ユニットを含むことを特徴とする請求項２記載の鋼材検査用走行装置。
前記鋼材検査ユニットは超音波探傷ユニットからなることを特徴とする請求項１記載の鋼材検査用走行装置。
前記磁石部材は内部に圧縮空気を送り込むための送気用通路が設けられたシャフトと固定されていることを特徴とする請求項１記載の鋼材検査用走行装置。