JPH0514166Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ボイラ内の林立した伝熱管群等の管
状物間に導入し、管状物の肉厚や直径等を測定す
るために適用される管状物の検査装置に関する。

従来の技術 従来より、例えば産業用ボイラの定期検査では
伝熱管群の夫々の肉厚、外径を測定し伝熱管の健
全性を確認していた。この場合測定装置としては
管の外径をノギス、肉厚は超音波装置等により手
動で測定、又は管内部へ超音波厚さ計センサを挿
入し測定していた。

しかし、これらの検査作業はほぼ人手で行つて
いるのが現状であり、近年特に要望されてきてい
る省人自動化（遠隔化）による各種検査の施行
は、従来はほとんどなされていなかつた。

考案が解決しようとする問題点 以上述べた管状物の検査装置は、しかし、次の
ような問題点があつた。

例えば、ボイラの蒸発管や過熱器官等が集合す
る管寄せ容器（ヘツダ）の近傍約２〜３ｍの領域
は管のパネル間隔を拡大させるのが困難であり、
このため、従来は各パネルの両端付近の検査前に
行う清掃できる範囲を、主に人手によつて検査し
てきた。

しかも、パネル間隔が60〜100mmと狭く、近年
では各パネルの中央部の狭隘な管群間でも検査対
象として品質のチエツクが要求されつつあり、殊
に管の肉厚、外径の測定が総体的にはボイラの寿
命や熱性能に直接影響することから重要視される
に至つている。

しかして、このような検査をしていくには以下
に示すような問題点が解消されなかつた。すなわ
ち、 高所作業が多く、作業者にとつて危険性が高か
つた。

いずれにしても管状物間が狭隘なため作業者の
接近性が悪く、直接被検査箇所に手の届かないよ
うな部分においては、十分な検査が良く出来ない
ケースがあつた。しかも時間を多く要していた。

問題点を解決するための手段 本考案は、このような従来の問題点を解決する
ために、管状物間に移設可能に設置したレール
と、このレール上を走行する移動ユニツトと、こ
の移動ユニツト上に設置した固定ユニツトと、こ
の固定ユニツトに傾動可能に軸支された駆動ユニ
ツトと、この駆動ユニツトに旋回可能に組込まれ
た馬蹄形の走査ユニツトと、該管状物の肉厚及び
直径を検査する検査素子とを包含し、前記固定ユ
ニツト側に駆動ユニツトの傾動用モータを、前記
駆動ユニツト側に走査ユニツトの旋回用モータ
夫々を前記固定ユニツトの走行方向に対向するよ
うに配設するとともに、超音波探触子による肉厚
測定センサと差動トランスコイル及び鉄心による
変位測定センサとを一体化して連動する前記検査
素子一組を前記走査ユニツトの両端部に対向して
配設したものである。

作 用 このような手段によれば、移動ユニツトにより
被検査管状物にまで検査装置の固定ユニツトを移
動させ、この固定ユニツトに傾動可能に軸支され
た駆動ユニツトに組込まれ、旋回可能な走査ユニ
ツトの先端部に配設された一組の検査素子をなす
肉厚測定センサ及び変位測定センサ夫々を管状物
表面に空気圧・液圧にて押し出して接触させるこ
とができるので、同時に管状物の肉厚及び直径を
測定することができる。

実施例 以下第１〜８図を参照して、本考案による一実
施例を詳述する。

しかして、第１〜４図は管状物の検査装置の外
観を示し、第５図はその検査装置の管状物の取付
状態を示しており、これらの図において１は垂直
方向に林立した被測定対象の伝熱管群等の管状
物、２はこれらの管状物間に移設可能に設置した
レール及び３はこのレール上を走行する移動ユニ
ツトである。そして４はこの移動ユニツト上に設
置した略コ字状の固定ユニツト、５はこの固定ユ
ニツトに傾動可能に軸支され、中央部が略Ｕ字状
の空間部が設けられた駆動ユニツト、及び６はこ
の駆動ユニツトに旋回可能に組込まれた略馬蹄形
の走査ユニツトであり、これらの機器とともに該
管状物１の肉厚及び直径を検査する検査素子７が
包含されている。

そしてまた、前記固定ユニツト４には駆動ユニ
ツト５の傾動用モータ８が、一方、駆動ユニツト
５内部には走査ユニツト６の旋回用モータ９が、
固定ユニツトの走行方向（水平方向）に夫々対向
するように配設されている。

その固定ユニツト側の一端に、軸支している駆
動ユニツト５を約90℃前後にまで傾動可能なよう
に傾動用モータ８に直結する歯車機構１０が設け
られている。また、固定ユニツト４の他端側の駆
動ユニツト５内に、前述の如く走査ユニツト６が
旋回可能なように、やはり、旋回用モータ９に直
結した笠歯車や連結歯車からなる歯車機構１１が
設けられている。

なお、第１図において、固定ユニツト４を被測
定対象となる管状物１の所定位置で固定し、検査
装置が一定の姿勢となるようにエアシリンダ１
２，１３がこの固定ユニツトに設けられ、隣接す
る管状物１に押し当てるロツド１４先端部がエア
シリンダに取付けられる。さらに、駆動ユニツト
５のＵ字状の側面にも管状物１に押し当てる接触
突起１５が設けられる。また、１６，１７は走査
ユニツト６の動作の始終を検出するための近接セ
ンサである。

次に、第６及び７図は走査ユニツト６の構造を
示す断面で、馬蹄形をなしたその両端部には前述
の如く、超音波探触子１８による肉厚測定センサ
と差動トランスコイル１９及び鉄心２０の組合せ
による変位測定センサとを一体化して連動する検
査素子７一組が対向して配設されている。

そして、駆動ユニツト５内に組込まれる走査ユ
ニツト６の外周には複数のベアリング２１及び歯
車２２が曲面に沿つて取付けられており、駆動ユ
ニツト５側の内部に設けたスロツト内（図示せ
ず）で歯車機構１１（第１及び２図参照）を介し
て走査モータ６により両側、約180の範囲で旋回
されるようにしている。また、走査ユニツト６の
馬蹄形内部にはスロツト２３が設けられており、
このスロツト内を前記両センサに接続される検査
素子用のケーブル２４、加圧チユーブ２５等（図
示せず）が通り、取出穴２６を通つて外部の計測
器、制御装置等（図示せず）に接続される。

このように走査ユニツト６の両端部に配設され
た検査素子７の機構について説明すると、この検
査素子７は、走査ユニツト６に設けたチヤンバ２
７内に収納され、前記加圧チユーブ２４を通じて
このチヤンバ内に外部の圧力供給手段（図示せ
ず）から空気又は液体が供給される。そして、走
査ユニツト６に超音波探触子１８による肉厚測定
センサから発せられる超音波が管状物１の内部へ
効率的よく伝播されるように、管状物１表面の被
測定対象の範囲に対して水・油等からなる媒質を
吹き付ける（カプラント供給）ノズル２８が走査
ユニツト６の馬蹄形の側面に沿つて設けられてい
る。また、第８図に良く示すように、この検査素
子の内部構造においては、円筒状の超音波探触子
（肉厚測定センサ）１８が取付けられ、その両端
部が夫々薄いゴム膜２９にて封じられ、センサ１
８とゴム膜２９の夫々の間隙には水・油等の液体
からなる媒質３３が充満されている。また、その
媒質は検査素子７内部に設けられたポート３０を
介して連通されている。

一方、検査素子７外部構造においては、管状物
１の接触部３１となる一端側にはアーム３２が取
付けられており、このアームに変位測定センサ差
動トランス用の鉄心１９が固定されるとともに、
この鉄心を包囲する差動トランスコイル２０が駆
動ユニツト５の両端部に設けられる。この変位測
定センサにおいては、接触部３１（第８図参照）
が管状物１に接触したときに前述の如く加圧チユ
ーブ２５から空気圧又は液圧等の圧力を加えられ
て、肉厚測定センサとともに管状物１側へ押し出
される（第６図参照）。

なお、第６図において、肉厚測定用として超音
波探触子１８を、直（外）径測定用として差動ト
ランス用の鉄心１９及びコイル２０を夫々用いて
いる。しかしながら、これらに限らず、例えば前
者には電磁超音波肉厚測定子、電気抵抗式肉厚測
定子や渦電流測定子も適用可能であり、この場
合、ノズル２８は省略可能となる。

また、後者の直径測定子には前記以外に磁気ス
ケール式、光学スケール式、光反射式や渦電流式
等を用いることも可能である。

以上のような構成により、林立した管状物１内
の被測定対象物の肉厚及び直径を測定するため
に、管状物１間への検査装置の挿入に際しては、
駆動ユニツトを傾動用モータ８の駆動により歯車
機構１０を介して直立させて、換言すれば固定ユ
ニツト４内に収納させて、この固定ユニツトを移
動ユニツト３によりレール２上を移設可能に狭隘
部を通過させる。このことにより、管状物１と検
査装置との干渉が避けられる。

測定する管状物１の所定位置に対向したとき
に、固定ユニツト４の移動が停止され、その管状
物の肉厚及び直径測定となるが、このとき駆動ユ
ニツト５を90°転回させ、中央部のＵ字状の空間
内に前記管状物１に抱きながら固定ユニツト４内
のエアシリンダ１２，１３のロツド１４先端部を
隣接管１（第４図参照）に押し当てて検査装置を
一定の姿勢に保つ。さらに、駆動ユニツト５の接
触突起１５によりこの接触が正確になされ、管状
物１と走査ユニツト６との位置がズレるのを防止
することとなる。

そして、駆動ユニツト５に組込まれていた走査
ユニツト６を、旋回用モータ９の駆動により駆動
ユニツト５側の歯車機構１１と走査ユニツト６側
のベアリング２１及び歯車２２（第６及び７図参
照）とを介して、管状物１の周囲に沿つて180°旋
回させて測定を実施する。

すなわち、この測定においては、走査ユニツト
６のチヤンバ２７内に収納された検査素子７が、
加圧チユーブ２５を通じて圧力供給手段から供給
された空気圧又は液圧によるチヤンバ２７容積の
増加により管状物１側へ押し出される。なお、チ
ヤンバ２７の圧力による容積の減少により管状物
１から検査素子７は引き戻されることとなる。

また、このことにより、検査素子７の接触部３
１（第８図参照）がノズル２８（第６図参照）か
ら水・油等の媒質を適当量放出して予め測定範囲
の表面が濡された管状物１に接触することで、肉
厚測定センサとともに外径測定センサが測定開始
可能となる。

肉厚測定センサについては、ゴム膜２９が間隙
部の水・油等の媒質により押し出されて管状物１
に密接し、超音波探触子１８の超音波の伝播速度
により管状物１の肉厚を測定できる。と同時に変
位測定センサについては、走査ユニツト６の馬蹄
形の両端部に設けた差動トランスコイル２０と検
査素子７（走査ユニツト６）側に設けた鉄心１９
との作動により、検査素子７の押し出されて管状
物１に接触するまでの変位量を検出することによ
り、管状物１の直（外）径を測定できる。測定値
はケーブル２４を介して外部の計測器、制御装置
に送られる。このような状態で走査ユニツト６を
180°旋回させながら、任意の点を何点か測定する
ことにより管状物１の肉厚分布、直径寸法を連続
的に測定することが可能となる。なお、この走査
ユニツトの旋回行動・位置は近接センサ１６，１
７にて終始検出できる。

測定終了後は、以上述べた操作行程を逆に行え
ば良く、まず走査ユニツト６を駆動ユニツト５内
に収納し、次に駆動ユニツトを90°傾動し、固定
ユニツト４に沿うように垂下させて、移動ユニツ
ト３のレール走行により他の測定箇所に（水平
に）移設させることとなる。なお、管状物１間の
垂直方向に移動は、図には示されない昇降手段に
よりレール２を昇降させることにより行う。

考案の効果 以上詳述したように、本考案によれば、検査装
置の駆動ユニツトの傾動部分及び走査ユニツトの
旋回部分夫々の構造を簡略化でき、全体的にコン
パクト化することが可能なため、管状物が林立し
狭隘で手動測定不可の間隙部へも装置を導入し自
動測定を可能とする。

従つて、手作業に比べて確実な検査が容易に行
えるとともに、遠隔操作による検査のため、よつ
て従来、作業者が近づけない危険な個所や高所で
の作業を安全に行うことができる。

さらに、検査装置により管状物の肉厚や外径等
の形状を検査素子を配設した走査ユニツトの180°
に亘る旋回により、その管状物のある任意の点
（面）から接近し、その点を始点として全周に亘
つて連続的に短時間内で測定可能となる。しか
も、管の肉厚及び外径を同時に精度良く測定する
ことができるため、よつて省人化、高能率化が得
られる。

また、検査素子の使用前後においては、その検
査素子外部を走査ユニツト内に組み込み被覆し、
かつ素子内部をゴム膜で保護することにより、検
査装置の管状物への万一衝突等にも検査素子を破
損する怖れがかなり少ない。

しかも、本考案によれば、管状物の測定対象部
位のみに注目すれば良く、他の余分な部分に対し
装置の付属機器やセンサ類を逐一作動又は移動さ
せることがない。この為むだな工程を必要とせ
ず、良い能率が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本考案による管状物の検査装置の
一例を示す外観図であつて、第１図はその正面
図、第２図は第１図の−線矢視図、第３図は
第１図の−線矢視図、第４図は第１図の−
線矢視図、第５図はその管状物への取付状態を
示す図、第６図は走査ユニツトの構造断面図、第
７図はその左側面図、第８図は検査素子の内部構
造図である。 １……管状物、２……レール、３……移動ユニ
ツト、４……固定ユニツト、５……駆動ユニツ
ト、６……走査ユニツト、７……検査素子、８…
…傾動用モータ、９……旋回用モータ、１８……
超音波探触子（肉厚測定センサ）、１９……差動
トランス用鉄心、２０……差動トランスコイル
（変位測定センサ）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 管状物間に移設可能に設置したレールと、この
   レール上を走行する移動ユニツトと、この移動ユ
   ニツト上に設置した固定ユニツトと、この固定ユ
   ニツトに傾動可能に軸支された駆動ユニツトと、
   この駆動ユニツトに旋回可能に組込まれた馬蹄形
   の走査ユニツトと、該管状物の肉厚及び直径を検
   査する検査素子とを包含し、前記固定ユニツト側
   に駆動ユニツトの傾動用モータを、前記駆動ユニ
   ツト側に走査ユニツトの旋回用モータ夫々を前記
   固定ユニツトの走行方向に対向するように配設す
   るとともに、超音波探触子による肉厚測定センサ
   と差動トランスコイル及び鉄心による変位測定セ
   ンサとを一体化して連動する前記検査素子一組を
   前記走査ユニツトの両端部に対向して配設してな
   る管状物の検査装置。