JPH0627092A

JPH0627092A - 超音波探傷用走査装置

Info

Publication number: JPH0627092A
Application number: JP4181076A
Authority: JP
Inventors: Sumio Kogure; 澄夫木暮; Yoji Yoshida; 洋司吉田
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波探傷用走査装置において、曲管部と直管
部の溶接部を自動的に走査して探傷を行うことができ、
かつ軌道を管外周に設置しなくても管の円周方向にコー
スから外れることなく走査して探傷できるようにする。【構成】走査装置１００は、超音波探触子３０、サポー
ト部２０、走査駆動部１０、腕４０から構成される。走
査駆動部１０の真空箱１１は駆動輪１２を包囲しその軸
１２ａを支持しており、それぞれ真空ポンプで内部が真
空排気され、その吸引力で駆動輪１２が管９０表面に吸
着し、この状態で走査駆動部１０が管９０の円周方向に
走行する。また、サポート部２０も同様の構成である。
さらに、超音波探触子３０を先端に保持する腕４０は、
駆動側シリンダ５１と従動側シリンダ５２とで構成され
る２組のマスター・スレーブシリンダによって伸縮す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非破壊検査に使用され
る超音波探傷用走査装置に係わり、特に管の外周を走査
して探傷する超音波探傷用走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力プラントの供用期間中検査（ＩＳ
Ｉ）として実施される配管溶接部の超音波探傷試験は、
放射線雰囲気下で作業が行われるため検査員が被曝す
る。例えば、１９９１年のＩＣＲＰ（国際放射線防護委
員会）では、検査員の許容被曝線量は従来の４０％まで
厳しく抑制することが勧告されており、現状のまま検査
員による手動の探傷を続けることは困難となり、やがて
原子力プラントの安全性の確保に支障を来すことが懸念
されている。この被曝線量をできるだけ低減させるため
の自動試験装置として超音波探傷用走査装置が開発され
使用されている。

【０００３】従来の超音波探傷用走査装置としては、財
団法人原子力安全技術センター篇「原子力分野における
非破壊検査技術に関する調査」（平成２年３月）に示さ
れるものがある。これは、超音波探傷用走査装置を管の
円周方向に走査させるために予め管の全周に亘って軌道
（レール）を設置しておき、走査装置をこの軌道上で走
査させこの走査装置に保持された超音波探触子に管の外
周を探傷させるものである。この装置に対しては、超音
波探触子を管の外周表面に接触させるために検査員が超
音波探触子に手を添えるいわゆる半自動探傷法が行われ
る（以下これを第１の従来技術という）。

【０００４】また、上記第１の従来技術の変形として、
図１０に示すようなものがある。これは、走査装置２０
０から伸びる腕２４０に超音波探触子２３０を保持し、
上記第１の従来技術と同様に予め管２９０の全周に亘っ
て軌道２０１を設置しておき、走査装置２００を軌道２
０１上で走査させて超音波探触子２３０に溶接部２９１
の外周を探傷させるものであり、さらに超音波探触子２
３０を安定に管２９０の表面に接触させるために、腕２
４０の先端の倣いとしてサポートリング２６０を管２９
０の全周に設置する（以下これを第２の従来技術とい
う）。

【０００５】また、特開昭６２−５６８５６号公報に開
示されているように、超音波探触子を保持する走査装置
から伸びる腕の先端にローラを設置し、上記第２の従来
技術のサポートリングと同様の機能をさせるものがあ
る。（以下これを第３の従来技術という）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術で
は、超音波探触子を管の外周表面に接触させるために検
査員が超音波探触子に手を添えるいわゆる半自動探傷法
が行われており、完全に自動的に探傷を行うことができ
なかった。また、管の外周表面に障害物が存在する箇所
には軌道を設置することができず、従ってこのような場
合には検査員が手動によって探傷せざるを得なかった。

【０００７】また、第２の従来技術では、第１の従来技
術と同様に管の外周表面に障害物が存在すると軌道を設
置することができず、また、図１１に示すように、曲管
部９２ａと直管部９２ｂとの溶接部９３を探傷する場合
には、サポートリングを設置できず、超音波探触子２３
０が管の下に来た時には図に示すように管の表面から離
れてしまうため、自動的に探傷を行うことができないと
いう問題があった。

【０００８】また、第３の従来技術では、第２の従来技
術のサポートリングの代わりにロールを用いるので曲管
部と直管部との溶接部を探傷することができるが、この
ローラは単に管の外周を倣うだけのものであるので、や
はり超音波探触子が管の下に来た時には上記第２の従来
技術と同様に管の表面から離れてしまう恐れがあった。

【０００９】本発明の目的は、曲管部と直管部の溶接部
を自動的に走査して探傷を行うことができ、かつ軌道を
管外周に設置しなくても管の円周方向にコースから外れ
ることなく走査して探傷できる超音波探傷用走査装置を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明おいては、超音波探触子を管の外周表面に走
査させて探傷を行う超音波探傷用走査装置において、前
記管の円周方向に走行可能な走査駆動手段と、前記走査
駆動手段に装着され、先端に前記超音波探触子を保持す
る腕と、前記走査駆動手段と前記超音波探触子との間で
前記腕に設置され、前記超音波探触子と管の表面との接
触が保たれるよう前記超音波探触子を支持するサポート
手段とを有する。

【００１１】ここで好ましくは、前記走査駆動手段は、
前記管の表面上を円周方向に走行する駆動輪と、前記駆
動輪を包囲する真空箱と、前記真空箱内部を真空排気し
その吸引力で前記駆動輪を前記管表面に吸着させる吸引
手段とを有する。

【００１２】また、好ましくは、前記サポート手段は、
前記走査駆動手段の駆動輪と同期回転し前記管の表面上
を円周方向に走行する駆動輪と、前記駆動輪を包囲する
真空箱と、前記真空箱内部を真空排気しその吸引力で前
記駆動輪を前記管表面に吸着させる吸引手段とを有す
る。

【００１３】また、好ましくは、前記駆動輪及び真空箱
は複数個あり、前記吸引手段は前記複数個の真空箱をそ
れぞれ真空排気する独立した複数の真空系を有する。

【００１４】また、好ましくは、前記駆動輪は、磁気車
輪である。

【００１５】また、好ましくは、前記走査駆動手段は、
前記管の表面上を円周方向に走行する磁気駆動輪を含
む。

【００１６】また、好ましくは、前記サポート手段は、
前記走査駆動手段の磁気駆動輪と同期回転して前記管の
表面上を円周方向に走行する磁気駆動輪を含む。

【００１７】また、好ましくは、前記走査駆動手段は、
前記管の表面上を走行する少なくとも２個の駆動輪と、
前記２個の駆動輪を前記管の表面上に押し付ける付勢手
段とを有し、前記２個の駆動輪はそれらの軸線を１組の
対辺とする矩形の４つの頂点に接するように配置されて
いる。

【００１８】また、好ましくは、前記駆動輪は複数個あ
り、これらの駆動輪がそれぞれ互いに干渉し合うことな
く独立に懸架されている。

【００１９】また、好ましくは、前記腕を管の軸方向に
沿ってに伸縮させる伸縮手段をさらに有し、前記伸縮手
段は、１つの電動機で駆動される複数の駆動側シリンダ
と、前記複数の駆動側シリンダと同期して動作するよう
にこれら駆動側シリンダにそれぞれ油圧的に接続された
複数の従動側シリンダとを有する複動形油圧シリンダを
有し、前記従動側シリンダのピストンロッドを前記腕と
し、その先端に超音波探触子が保持される。

【００２０】また、好ましくは、両側が前記管の表面に
固定され、前記走査駆動手段を前記管の円周方向に走査
させる倣いとして機能するフレキシブル鋼帯をさらに有
する。

【００２１】

【作用】上記のように構成した本発明においては、管の
円周方向に走行可能な走査駆動手段を設けることによ
り、軌道を管外周に設置する必要がなく、走査駆動手段
は管の円周方向に周回すべきコースから外れることなく
走行する。また、軌道を設置する必要がないので、管の
表面に障害物が存在していても、この障害物を避けて走
行させ探傷が行われる。また、上記走査駆動手段に腕を
装着し、この先端に超音波探触子を保持し、腕の超音波
探触子と走査駆動手段との間にサポート手段を設置する
ことにより、腕の先端に保持された超音波探触子が管の
表面との接触が保たれるように支持される。従って、前
述の第２の従来技術や第３の従来技術のようにサポート
リングまたはローラを腕の先端に設けるのとは異なり、
管の下側や、曲管部と直管部の溶接部を外周表面から離
れることなく走査して探傷が行うことができる。

【００２２】また、走査駆動手段において、駆動輪を包
囲する真空箱内部を吸引手段によって真空排気すること
により、真空箱に働く吸引力が駆動輪を介して管表面に
作用し、駆動輪が管表面に吸着する。そして、この状態
で駆動輪が管の表面を円周方向に走行することにより、
軌道を管外周に設置しなくても走査駆動手段は管の円周
方向に周回すべきコースから外れることがなく安定に走
行する。

【００２３】また、サポート手段も上記走査駆動手段と
同様に真空排気による吸引力を利用した構成とし、その
駆動輪を走査駆動手段の駆動輪と同期回転させることに
より、サポート手段は走査駆動手段と同期して管の円周
方向に周回すべきコースから外れることがなく安定に走
行し、超音波探触子の姿勢も一定に保たれる。

【００２４】また、駆動輪及び真空箱を複数個とし、吸
引手段が各々の真空箱をそれぞれ独立に真空排気する真
空系を有することにより、１個の真空箱の真空が破れて
もそれにより他の真空箱の真空が同様に破れることがな
く、超音波探傷用走査装置が管の表面から脱落すること
が防止される。

【００２５】また、上記走査駆動手段またはサポート手
段において、管の表面上を円周方向に走行する磁気駆動
輪を駆動輪をとすることにより、その磁気による吸引力
が管表面に作用し、駆動輪が管表面に吸着する。従っ
て、上記真空排気による吸引力を利用した場合と同様に
走査駆動手段及びサポート手段は管の円周方向に周回す
べきコースから外れることがなく安定に走行する。

【００２６】さらに、真空排気による吸引力と磁気によ
る吸引力の両方を利用することにより、より確実に駆動
輪が管表面に吸着する。

【００２７】また、走査駆動手段に、管の表面上を走行
する少なくとも２個の駆動輪を設け、その駆動輪の軸線
を一組の対辺とする矩形の４つの頂点に接するように配
置し、付勢手段によってこの駆動輪を管の表面に押し付
けることにより、走行中の駆動輪は、その軸線が管の軸
と同一方向になるように管の外周表面による拘束を受け
その走行方向を変えることがないので、走行駆動手段が
管の表面上で回転し走行すべきコースから外れようとし
ても、その姿勢の変化が抑制され、走行駆動手段は管の
円周方向に周回すべきコースから外れないよう走行す
る。走査駆動手段が管の表面上で回転し走行すべきコー
スから外れようとしても、駆動輪が管の軸方向に平行に
拘束され、管の円周方向に周回すべきコースから外れな
いよう走行する。

【００２８】また、駆動輪を複数個とし、それぞれの駆
動輪が互いに干渉し合うことなく独立に懸架されること
により、管の外周表面の凹凸に対する追従性が増し、駆
動輪にかかる荷重がアンバランスになることが防止され
る。また、真空排気による吸引力を利用した場合におい
ては、駆動輪にかかる荷重が均一になるので、気密性が
確実に保持され真空破壊が防止される。

【００２９】また、前記腕を伸縮手段によって管の軸方
向に沿ってに伸縮させることにより、超音波探触子が管
の軸方向に沿って移動可能となる。また伸縮手段が、複
数の駆動側シリンダと複数の従動側シリンダとで構成さ
れた複動形油圧シリンダを有し、この従動側シリンダの
ピストンロッドを腕としてその先端に超音波探触子を保
持し、駆動側シリンダと従動側シリンダとを同期して動
作するように油圧的に接続することにより、複数の従動
側シリンダは同期して伸縮動作する。また、この伸縮手
段において、例えば、モータ、動力伝達機構、及び減速
機構を含むモータ駆動方式を用いた場合には、装置が大
型化し、適用性や機動性の低下を招くことになるが、本
発明においては、複動形油圧シリンダを用いることによ
り、モータ、動力伝達機構、及び減速機構装置等を走査
駆動手段に搭載する必要がないので、装置が小型化し、
適用性及び機動性が向上する。さらに、複動形油圧シリ
ンダを用いた本発明の駆動方式は、通常の油圧シリンダ
を用いた駆動方式と異なり、油圧ポンプ等の機器を走査
駆動手段に搭載する必要がないので、やはり装置を小型
化することが可能であり、かつ応答性がよいのでその伸
縮速度を広範囲に精度良く制御することが可能である。

【００３０】また、走査駆動手段を管の円周方向に走査
させる倣いとして、両側が管の表面に固定されたフレキ
シブル鋼帯を設けるので、走査駆動手段は管の外周表面
に拘束され円周方向に周回すべきコースから外れること
なく一層安定に走行する。

【００３１】

【実施例】本発明の一実施例による超音波探傷用走査装
置について図１から図８により説明する。図１に本実施
例による超音波探傷用走査装置の構成図を示す。図１に
示すように、超音波探傷用走査装置（以下単に走査装置
と呼ぶ）１００は、走査駆動部１０、サポート部２０、
超音波探触子３０、及びこれら３者を結合し伸縮する腕
４０とから構成され、管９０の外周表面に取り付けられ
る。超音波探触子３０は腕４０の先端に保持され管内部
のキズの探傷を行うセンサの機能を有し、走査駆動部１
０，サポート部２０，及び腕４０は、この超音波探触子
３０を管外周表面に接触させながら管の軸方向及び円周
方向に走査させる機能を有し、溶接部９１（図２参照）
全体を漏れなく探傷するためのものである。

【００３２】図２に示すように、本走査装置の外部に
は、パルス電圧発生器３１と受信増幅器３２とから構成
される超音波探傷器３３、信号収録装置３４、信号処理
装置３５、制御器３６が接続されている。そして、超音
波探傷器３３中のパルス電圧発生器３１から超音波探触
子３０にパルス信号が送られ、超音波探触子３０からの
検出信号が超音波探傷器３３中の受信増幅器３２に送ら
れ、この信号が信号収録装置３４に収録され、信号処理
装置３５で処理されてキズの存在及び、その形態が解析
される。超音波探触子３０による探傷位置は、制御器３
６より走査駆動部１０に指令を送ることによって、走査
駆動部１０及びサポート部２０の位置と腕４０の伸縮量
が調整されることにより決定される。

【００３３】材料中のキズの探傷の原理を図３に示す。
図３に示すように、超音波探触子３０の圧電素子３７に
よって管９０の溶接部９１近傍の表面から管９０の材料
内部に超音波３８が送信され、材料中にキズがあるとそ
のキズによって超音波３８が反射しその反射波が再び超
音波探触子３０の圧電素子３７に受信されることによ
り、溶接部９１の材料キズの探傷が行われる。

【００３４】次に、走査駆動部１０の構成を説明する。
図１及び図１のＩＶ−ＩＶ矢視図である図４に示すよう
に、走査駆動部１０は４個の真空箱１１、４個の駆動輪
１２、モータ１３、シリンダブロック１４を備え、この
うちシリンダブロック１４は従動側シリンダ５２を備
え、真空箱１１を支持している。各々の真空箱１１は板
バネ１５によってそれぞれ互いに干渉し合うことなく独
立に懸架されており、駆動輪１２を包囲しその中央部に
て駆動輪１２の軸１２ａを支持しており、それぞれ吸引
手段である真空ホース（図示しない）が接続されてい
る。この真空ホースには本走査装置の外部に設置され各
真空箱１１に対してそれぞれ独立した真空系を持った真
空ポンプ（図示せず）が接続されており、真空箱１１内
部が真空排気される。上記ようにして真空箱１１を真空
排気し、これによる吸引力を駆動輪１２を介して管９０
の表面に作用させることによって、駆動輪１２が管９０
表面に吸着し、走査駆動部１０が保持される。また、モ
ータ１３の回転動力がベルト１１６によって駆動輪１２
の軸１２ａに固定されたプーリ１７に伝えられることに
より、駆動輪１２が駆動され、走査駆動部１０が管９０
の円周方向に走行する。

【００３５】図５に、真空箱１１を真空排気することに
より、駆動輪１２が管９０表面に吸着する原理を示す。
図５に示すように、真空箱１１は、駆動輪１２が管の表
面に接したときに真空箱１１底面と管９０表面との間に
ギャップｇが保たれるようになっており、またこの真空
箱１１底面には気密性を保つシール部材１８が埋設され
ており、このギャップｇが塞がれている。この真空箱１
１内部が真空排気されると、真空箱１１上面に大気圧Ｆ
がかかり、これが吸引力となって駆動輪１２を介して管
９０表面に作用し、これによって前述のように駆動輪１
２が管９０表面に吸着し、走査駆動部１０が保持され
る。このとき、シール部材１８にはかかる摩擦力は、シ
ール部材１８の見かけのバネ定数をα、シール部材１８
と管との摩擦係数をμ18、シール部材１８の縮み量を△
Ｌとすれば、α・△Ｌ・μ18となり、真空度に無関係か
つ一定である。

【００３６】また、図６（ａ）および（ｂ）に示すよう
に、４個の駆動輪１２は、その軸線を一組の対辺とする
矩形の４つの頂点に接するように配置されている。即
ち、これらの駆動輪は各々の軸１２ａが管９０の軸と平
行になるように矩形位置に配置されている。尚、図６は
４個の駆動輪の配置方法の原理を説明するために模式的
に描いてある。このように４個の駆動輪を配置すること
により、走行中の駆動輪１２は、その軸線が管９０の軸
と同一方向になるように管９０の外周表面による拘束を
受けその走行方向を変えることがないので、走行駆動部
１０が管９０の表面上で例えば図中２点鎖線で示すよう
に反時計方向に回転し走行すべきコースから外れようと
しても、その姿勢の変化が抑制される方向に複元力が働
き、走行駆動部１０は管９０の円周方向に周回すべきコ
ースから外れないよう走行させることができる。尚、本
実施例では駆動輪は４個としたが、少なくとも２個の駆
動輪がその軸線の方向に一組の対辺を有する長方形の少
なくとも４つの頂点に接するように配置されるのであれ
ば、本実施例の駆動輪の構成に限らず、例えば軸方向に
長いローラのような２個の駆動輪を使用するなど、他の
構成を採用してもよい。

【００３７】次に、サポート部２０の構成を説明する。
図１に示すように、サポート部２０は超音波探触子３０
と走査駆動部１０との間に位置し、２個の真空箱２１、
２個の駆動輪２２、及び図示しないモータを備えてい
る。また、２個の真空箱２１及び２個の駆動輪２２は上
記走査駆動部１０の真空箱１１及び駆動輪１２と同様の
構造であり、各々の真空箱はそれぞれ互いに干渉し合う
ことなく独立に支持され、独立した真空系を持つ真空ホ
ースより真空ポンプで真空排気される。これにより、走
査駆動部１０と全く同様に真空による吸引力を利用して
管９０の外周表面に吸着し、管９０の円周方向に走行す
る。さらに、駆動輪２２を回転させるモータ（図示せ
ず）は走査駆動部１０のモータ１３と同期回転し、駆
動輪２２を駆動輪１２と同期して駆動する。

【００３８】上記のような構成を有する走査装置１００
により管の探傷を行う状態を図７に示す。本実施例で
は、超音波探触子３０と走査駆動部１０の中間にサポー
ト部２０が設置されることによって、超音波探触子３０
が管９０の外周表面に安定に接触保持される。従って、
特に管の下側や、曲管部９２ａと直管部９２ｂとの溶接
部を探傷することもできる。また、サポート部２０の駆
動輪２２を走査駆動部１０の駆動輪１２と同期して回転
することにより、サポート部２０は走査駆動部１０と同
期して走行し、走査装置１００が管９０の円周方向に周
回すべきコースから外れることがない。

【００３９】以上のような走査駆動部１０及びサポート
部２０の構成によって、従来のように管９０の外周全周
を取り巻くような軌道を取付けることなく、走査駆動部
１０及びサポート部２０を管９０の表面に吸着させ円周
方向に走行させて、超音波探触子３０を走査させること
ができる。従って、管９０の外周表面に突起物等の障害
物が存在し外周全周を取り巻く軌道を設置できない場所
でも、走査装置１００によって障害物を避けて部分的な
探傷を行うことができる。

【００４０】また、真空ポンプは走査駆動部１０の各真
空箱１１及びサポート部２０の各々の真空箱２１に対し
てそれぞれ独立した真空系を持っているので、１個の真
空箱の真空が破れてもそれにより他の真空箱の真空が同
様に破れることがない。さらに、走査駆動部１０の各々
の真空箱１１及びサポート部２０の各々の真空箱２１が
それぞれ独立に懸架されることにより、管９０の外周表
面の凹凸に対する追従性が増し駆動輪にかかる荷重がア
ンバランスになることが防止され、本実施例のように真
空排気による吸引力を利用した場合においては、駆動輪
にかかる荷重が均一になるので、気密性が確実に保持さ
れ真空破壊が防止される。

【００４１】次に、腕４０の伸縮機構について説明す
る。図８に示すように、本走査装置１００の腕４０の伸
縮機構は、駆動側シリンダ５１及び従動側シリンダ５２
で構成される２組のマスター・スレーブシリンダ、即ち
複動形油圧シリンダと、駆動側シリンダ５１に枠５３ａ
で固定されたモータ５３と、モータ５３の回転軸に固定
されモータ５３の回転運動を駆動側シリンダ５１のピス
トン５１ａの往復運動に変える送りネジ５４とを備えて
いる。このうち駆動側シリンダ５１、モータ５３、及び
送りネジ５４は走査装置１００の外側に設置され、従動
側シリンダ５２は前述のようにシリンダブロック１４に
備えられている（図１及び図４参照）。駆動側シリンダ
５１の各ポート５１Ａ，５１Ｂは従動側シリンダ５２の
各ポート５２Ａ，５２Ｂとそれぞれ管路５５Ａ，５５Ｂ
によって接続されている。また、腕４０は従動側シリン
ダ５２のピストン５２ａに直結したピストンロッドを兼
ねており、この腕４０に沿ってサポート部２０が設置さ
れ、さらにこの腕４０の先端に超音波探触子３０が設置
されている。

【００４２】モータ５３が回転するとこの回転軸に固定
された送りネジ５４が回転し、この回転運動が往復運動
に変えられて駆動側シリンダ５１のピストン５１ａが駆
動される。これにより、駆動側シリンダ５１の各ポート
５１Ａ，５１Ｂから従動側シリンダ５２の各ポート５２
Ａ，５２Ｂにそれぞれ管路５５Ａ，５５Ｂを通って圧油
が流入し、従動側シリンダ５２のピストン５２ａが駆動
側シリンダ５１のピストン５１ａと同期して伸縮動作す
る。この従動側シリンダ５２のピストンロッドを兼ねた
腕４０の先端には、上記のように超音波探触子３０が保
持されているので、この腕４０の伸縮動作によって超音
波探触子３０が管の軸方向に沿って移動する。

【００４３】この伸縮機構において、もし、モータ、動
力伝達機構、及び減速機構を含むモータ駆動方式を用い
た場合には、装置が大型化し、適用性や機動性の低下を
招くことになる。本実施例においては、上記のようなマ
スター・スレーブシリンダを用い、モータ、動力伝達機
構、及び減速機構装置等を走査駆動手段に搭載する必要
がないので、装置が小型化し、適用性及び機動性が向上
する。また、これは、通常の油圧シリンダを用いた駆動
方式と異なり、油圧ポンプ等の機器を走査駆動手段に搭
載する必要がないので、油圧系統を小型化することがで
き、さらに、モータ５３で駆動される駆動側シリンダ５
１の動きをそのまま従動側シリンダ５２に伝達する駆動
方式であるので、応答性が良くその速度を広範囲に精度
良く制御することが可能となる。尚、本実施例では、腕
４０を同期して伸縮できるように２組のマスター・スレ
ーブシリンダを用いたが、これに限らず１組のマスター
・スレーブシリンダを用い、一方の腕を伸縮させ、他方
の腕をガイドとしてもよい。

【００４４】以上のように本実施例によれば、走査駆動
部１０において、真空箱１１の内部を真空ポンプで真空
排気するので、真空箱１１に働く吸引力（大気圧）が駆
動輪１２を介して管９０の表面に作用し、駆動輪１２を
管９０の表面に吸着させることができる。そして、この
状態で駆動輪１２を、その軸線を一組の対辺とする矩形
の頂点に接するように配置するので、軌道を設置しなく
ても走査装置１００に管９０の円周方向に周回すべきコ
ースから外れることなく走行させることができる。ま
た、軌道を設置する必要がないので、管９０の外周表面
に障害物が存在していても、この障害物を避けて探傷を
行うことができる。

【００４５】また、サポート部２０を走査駆動部１０と
超音波探触子３０との中間に設置するので、腕４０の先
端に保持された超音波探触子３０を管９０の表面に安定
に接触保持することができる。従って、管の下側や、曲
管部と直管部の溶接部を外周表面から離れることなく走
査して探傷を行うことができる。また、サポート部２０
も真空排気による吸引力を利用した構成とし、その駆動
輪２２を走査駆動部１０の駆動輪１２と同期回転させる
ので、サポート部２０も走査駆動部１０と同期させて管
９０の円周方向に周回すべきコースから外れることがな
く安定に走行させることができ、超音波探触子３０の姿
勢を一定に保つことができる。

【００４６】また、上記駆動輪１２及び２２をそれぞれ
独立に懸架するので、管９０の外周表面の凹凸に対する
追従性が増し、駆動輪にかかる荷重が均一になり、気密
性が確実に保持され真空破壊が防止される。

【００４７】また、真空箱１１及び２１をそれぞれ独立
な真空系で真空排気するので、１個の真空箱の真空が破
れてもそれにより他の真空箱の真空が同様に破れること
がなく、走査装置１００が管９０の外周表面から脱落す
ることが防止される。

【００４８】また、腕４０を伸縮させる機構として、２
組の駆動側シリンダ５１と従動側シリンダ５２とで構成
されるマスター・スレーブシリンダを用い、各油圧ポー
ト５１Ａ，５１Ｂと５２Ａ，５２Ｂとを接続し、駆動側
シリンダ５１のピストン５１ａをモータ５３によって駆
動し、従動側シリンダ５２のピストン５２ａを駆動側シ
リンダ５１のピストン５１ａと同期して伸縮動作させる
ので、超音波探触子３０を管９０の軸方向に沿って移動
させることができる。また、マスター・スレーブシリン
ダを用いているので、モータ駆動方式を用いた場合と異
なり、装置が小型化し、適用性及び機動性が向上する。
さらに、通常の油圧シリンダを用いた駆動方式と異な
り、油圧系統を小型化することができ、かつその速度を
広範囲に精度良く制御することが可能となる。

【００４９】次に、本発明の他の実施例による超音波探
傷用走査装置について図９により説明する。本実施例に
おいては、前述の走査装置の走査駆動部に、管の外周表
面の倣いとしてのフレキシブル鋼帯とこのフレキシブル
鋼帯を支持する支えとを取り付け、走査駆動部がこのフ
レキシブル鋼帯上を移動できる機構を付加する。これ以
外の構成は前述の実施例と同様である。

【００５０】図９に示すように、２個の支え６０を管９
０の表面に固定し、この支え６０の間にフレキシブル鋼
帯６１を張り渡す。また、走査駆動部１０の内部にはガ
イドローラ６２が設けてあり、このガイドローラ６２が
フレキシブル鋼帯６１を倣うことによって、走査駆動部
１０がこのフレキシブル鋼帯６１を倣いとして管９０の
外周表面に拘束されて走行する。従って、走査装置１０
１を周回すべきコースから外れることなく一層安定に走
行させることができる。

【００５１】尚、上記の鋼帯の代りに、管９０の外周表
面にガイドテープを貼付し、走査駆動部１０をこれに電
気的または光学的に追従させて、同様に管９０の外周表
面を倣わせることも可能である。

【００５２】以上のように本実施例によれば、図１の実
施例による効果に加え、支え６０によってその両端を管
９０の円周方向に沿って固定されたフレキシブル鋼帯６
１を倣いとして走査駆動部１０に走行させるので、走査
装置１０１を周回すべきコースから外れることなく一層
安定に走査させることができる。

【００５３】上記２つの実施例では、走査駆動部及びサ
ポート部を真空排気による吸引力を利用して駆動輪を管
の外周表面に吸着させたが、探傷の対象とする管の材質
が磁性材料の場合には、走査駆動部の駆動輪及びサポー
ト部の駆動輪を磁気車輪とし、その磁気による吸引力を
管表面に作用させることによって、上記２つの実施例と
同様に走査駆動部及びサポート部を管の円周方向に周回
すべきコースから外れることなく安定に走行させること
もできる。この場合には真空箱の底面に埋設されたシー
ル部材（図５参照）による反発力及び摩擦力が無いの
で、その分だけ駆動輪を駆動させることが容易になる。

【００５４】さらに、真空排気による吸引力と磁気によ
る吸引力の両方を利用することにより、より確実に駆動
輪を管表面に吸着させることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、管の円周方向に走査可
能な走査駆動手段を設けるので、軌道を設置しなくても
管の円周方向に周回すべきコースから外れることなく走
査駆動手段を走行させて自動的に探傷を行うことがで
き、また管の外周表面に障害物が存在していても、この
障害物を避けて探傷を行うことができる。

【００５６】また、サポート手段を走査駆動手段と超音
波探触子との間に設置することにより、管の下側や、曲
管部と直管部の溶接部を外周表面から離れることなく安
定に走査して探傷を行うことができる。

【００５７】また、走査駆動手段において、真空箱内部
を真空排気するので、その吸引力で駆動輪を管表面に吸
着させることができ、走査駆動手段を管の円周方向に周
回すべきコースから外れることなく安定に走行させるこ
とができる。

【００５８】また、サポート手段も上記走査駆動手段と
同様の構成とし、その駆動輪を走査駆動手段の駆動輪と
同期させることにより、サポート手段も走査駆動手段と
同期させて走行させることができ、超音波探触子の姿勢
も一定に保つことができる。

【００５９】また、駆動輪を磁気車輪として管表面に吸
着させることができる。

【００６０】また、真空排気による吸引力と磁気による
吸引力の両方を利用することにより、より確実に駆動輪
が管表面に吸着する。

【００６１】また、少なくとも２個の駆動輪を、その軸
線を一組の対辺とする矩形の少なくとも４つの頂点に接
するように配置するので、走査駆動手段を管の円周方向
に周回すべきコースから外れないよう拘束し、安定に走
行させることができる。

【００６２】また、駆動輪をそれぞれ独立に懸架するの
で、管の外周表面の凹凸に対する追従性が増し、駆動輪
にかかる荷重が均一になり、気密性が確実に保持され真
空破壊が防止される。

【００６３】また、各真空箱がそれぞれ独立の真空系に
より真空排気されるので、１個の真空箱の真空が破れて
もそれにより他の真空箱の真空が同様に破れることがな
く、超音波探傷用走査装置が管の外周表面から脱落する
ことが防止される。

【００６４】また、し、伸縮手段によって先端に超音波
探触子を保持した腕を伸縮させるので、超音波探触子が
管の軸方向に沿って移動可能となる。

【００６５】また、伸縮手段が、駆動側シリンダと従動
側シリンダとで構成される複動形油圧シリンダを用いる
ので、モータ駆動方式を用いた場合と異なり、装置が小
型化し、適用性及び機動性が向上する。さらに、通常の
油圧シリンダを用いた駆動方式と異なり、油圧系統を小
型化することが可能で、かつその伸縮速度を広範囲に精
度良く制御することが可能となる。

【００６６】また、支えによって固定されたフレキシブ
ル鋼帯を倣いとして走査駆動手段を走行させるので、装
置全体を一層安定に走行させることができる。

【００６７】また、以上のことから、検査員の手動によ
って探を行う必要がなくなるので、検査員の放射線被曝
線量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超音波探傷用走査装置
の構成図である。

【図２】図１の超音波探傷用走査装置を含むシステムブ
ロック図である。

【図３】図１の超音波探傷用走査装置を使用した管の溶
接部の超音波探傷の原理を示す図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向の断面矢視図である。

【図５】真空排気による吸引力を利用した駆動輪の吸着
の原理を説明する図である。

【図６】走査駆動部の４個の駆動輪の配置を説明する模
式的な図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図で
ある。

【図７】図１の超音波探傷用走査装置により曲管部と直
管部の溶接部を探傷する状態を示す図である。

【図８】マスター・スレーブシリンダ（複動形シリン
ダ）による伸縮機構を示す図である。

【図９】本発明の他の実施例による超音波探傷用走査装
置の構成を示す図である。

【図１０】従来の超音波探傷用走査装置により直管部同
士の溶接部を探傷する状態を示す図である。

【図１１】従来の超音波探傷用走査装置により曲管部と
直管部の溶接部を探傷する状態を示す図である。

【符号の説明】

１０走査駆動部１１真空箱１２駆動輪１２ａ軸１３モータ１４シリンダブロック１６ベルト１７プーリ１８シール部材２０サポート部２１真空箱２２駆動輪３０超音波探触子３８超音波４０腕５１駆動側シリンダ５１ａピストン５１Ａ，５１Ｂポート５２従動側シリンダ５２ａピストン５２Ａ，５２Ｂポート５３モータ５４送りネジ５５Ａ，５５Ｂ管路６０支え６１フレキシブル鋼帯６２ガイドローラ９０管９１溶接部９２ａ曲管部９２ｂ直管部９３溶接部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波探触子を管の外周表面に走査させ
て探傷を行う超音波探傷用走査装置において、前記管の
円周方向に走行可能な走査駆動手段と、前記走査駆動手
段に装着され、先端に前記超音波探触子を保持する腕
と、前記走査駆動手段と前記超音波探触子との間で前記
腕に設置され、前記超音波探触子と管の表面との接触が
保たれるよう前記超音波探触子を支持するサポート手段
とを有することを特徴とする超音波探傷用走査装置。
【請求項２】前記走査駆動手段は、前記管の表面上を
円周方向に走行する駆動輪と、前記駆動輪を包囲する真
空箱と、前記真空箱内部を真空排気しその吸引力で前記
駆動輪を前記管表面に吸着させる吸引手段とを有するこ
とを特徴とする請求項１記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項３】前記サポート手段は、前記走査駆動手段
の駆動輪と同期回転し前記管の表面上を円周方向に走行
する駆動輪と、前記駆動輪を包囲する真空箱と、前記真
空箱内部を真空排気しその吸引力で前記駆動輪を前記管
表面に吸着させる吸引手段とを有することを特徴とする
請求項２記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項４】前記駆動輪及び真空箱は複数個あり、前
記吸引手段は前記複数個の真空箱をそれぞれ真空排気す
る独立した複数の真空系を有することを特徴とする請求
項２または３記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項５】前記駆動輪は、磁気車輪であることを特
徴とする請求項２または３記載の超音波探傷用走査装
置。
【請求項６】前記走査駆動手段は、前記管の表面上を
円周方向に走行する磁気駆動輪を含むことを特徴とする
請求項１記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項７】前記サポート手段は、前記走査駆動手段
の磁気駆動輪と同期回転して前記管の表面上を円周方向
に走行する磁気駆動輪を含むことを特徴とする請求項６
記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項８】前記走査駆動手段は、前記管の表面上を
走行する少なくとも２個の駆動輪と、前記２個の駆動輪
を前記管の表面上に押し付ける付勢手段とを有し、前記
２個の駆動輪はそれらの軸線を１組の対辺とする矩形の
４つの頂点に接するように配置されていることを特徴と
する請求項１記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項９】前記駆動輪は複数個あり、これらの駆動
輪がそれぞれ互いに干渉し合うことなく独立に懸架され
ていることを特徴とする請求項２または３記載の超音波
探傷用走査装置。
【請求項１０】前記腕を管の軸方向に沿ってに伸縮さ
せる伸縮手段をさらに有し、前記伸縮手段は、１つの電
動機で駆動される複数の駆動側シリンダと、前記複数の
駆動側シリンダと同期して動作するようにこれら駆動側
シリンダにそれぞれ油圧的に接続された複数の従動側シ
リンダとを有する複動形油圧シリンダを有し、前記従動
側シリンダのピストンロッドを前記腕とし、その先端に
超音波探触子を保持したことを特徴とする請求項１記載
の超音波探傷用走査装置。
【請求項１１】両側が前記管の表面に固定され、前記
走査駆動手段を前記管の円周方向に走査させる倣いとし
て機能するフレキシブル鋼帯をさらに有することを特徴
とする請求項１項記載の超音波探傷用走査装置。
【請求項１２】超音波探触子を管の外周表面に走査さ
せて探傷を行う超音波探傷用走査装置において、前記管
の円周方向に走行可能な走査駆動手段と、前記走査駆動
手段に装着され、先端に前記超音波探触子を保持する腕
とを有し、前記走査駆動手段は、前記管の表面上を走行
する少なくとも２個の駆動輪と、前記２個の駆動輪を前
記管の表面上に押し付ける付勢手段とを備え、前記２個
の駆動輪はそれらの軸線を１組の対辺とする矩形の４つ
の頂点に接するように配置されていることを特徴とする
超音波探傷用走査装置。