JPS5824857A

JPS5824857A - 超音波探触子の駆動装置

Info

Publication number: JPS5824857A
Application number: JP56122960A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kajiyama; 梶山　茂
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-08-07
Filing date: 1981-08-07
Publication date: 1983-02-14
Also published as: JPH0156703B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、配管を超音波で自動的に検査する為に超音波
探触子全自動走査する駆動装置に関する。

配管を超音波で自動的に検査するだめの超音波探触子駆
動装置に関する特許としては、特願昭５３−９２９３９
号が出願されている。しかし、この駆動装置は、直管を
対象としたものであり、その動作手順を第１図から〜説
明すれば、直管１に付けられた軌道７に駆動装置３を取
付ける。この取付けは、ローラ６の開閉によって行う。

また、駆動装置３にはモータが内蔵されており、その駆
動力がビニオン５に伝達されて軌道７に設けられたラッ
ク８と噛合うことによって周方向に動くことができる。

また、他のモータによってアーム４′と平行に設けられ
たネジ（図示せず）を回転させ、ネジと噛合うナツトを
内蔵したホルダー１１をアーム４に従って移動させる。

このようにして直管１０周方向と軸方向とに超音波を送
受信するための探触子２を走査して自動的に検査を実施
する。

これらの走査指令は、離れた位置に設置された制御装置
からケーブルを介して行う。しかし、この装置を直管で
なくエルボ配管１０のように複雑な形状の配管を検査し
ようとするとアーム４の長さが長過ぎ管面に当ったり、
探触子２が複雑な形状の被検面に追従できないこと等か
ら適用できない欠点がある。この結果、自動超音波検査
装置の適用率を向上させることができなかったために、
自動化率に問題があった。

本発明の目的は、エルボ配管等の複雑な形状を有する被
検体に倣って自動的に円滑に走行できる小型、軽量の探
触子駆動装置全提供する。

配管の形状に倣って装置を動かすとともにその形状に応
じて走査ストロークが自由に変えられるようにするため
に、１和方向アームを伸縮とし、かつ、そのアーノ、を
配管の形状に倣って動くようにするとともに配管表面の
犬＠な変化に追従させて探触子を一定圧力で押付けるこ
とを特徴とし、適用性の向上を図ったものである。特に
、配管面からの高さを低くして、周辺構造物との干渉を
少なくシ、この面での適用性も大幅に向上させたもので
ある。

以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。第２
図は、エルボとエルボの溶接された配管１０上に取付け
られた軌道１２に駆動装置１４を装着した状態を示した
ものである。探触子１９の軸方向の走査は、台車１６に
取付けられたモータによってネジを介してアーム１７上
を移動すると同時にモータの同じ回転がアーム２４と平
行したネジにも伝達されてホルダー１８を移動すること
によって行なわれる。この場合、探触子１９は、配管１
０表面の形状の変化に追従する機構とともにシャフト２
０を中心にアーム１７．２４の角度が変えられるように
なっている。壕だ、探触子１９の周方向の走査は、駆動
装置１４によって行われるが、これは溶接線２５に平行
になるようにリブ１５を介してホルダ１３によって取付
けられた軌道１２の外周に沿って動く。

この場合は、駆動装置１４に内蔵したモータの回転力が
ピニオンに伝達され、軌道１２のラックと噛合って走行
する。アーム２３に設けられたローラ２１とローラ２２
は、形状に応じて接触あるいは非接触して、アーム１７
とアーム２４の角度を変化させる役目がある。例えば、
第３図のように駆動装置１４が軌道１２の下部に移動し
た場合は、アーム１７．２４が重力によってシャフト２
０を中心に下がるため、配管１０の外周の両側に沿って
伸びたアーム２３の先端に設けられたローラ２２によっ
て保持される。

第２図の詳細な平面図を第４図に示す。駆動装置１４に
は軌道１２の外周に沿って駆動するための周駆動部３１
があシ、軌道１２の外径の変化に追従できるように駆動
装置１４と各々の角度が変化できるようになっている。

また、軌道１２への取付けは、特願５３−９２９３９を
基本にした着脱機構２６により行うが、その詳細な機構
については後述する。またこの着脱機構２６とモータ２
８は、エルボ等の配管１ｏと接触するのを防止するため
、アーム１７側に突出るような形になる。他方、軸方向
の駆動は、モータ２７によってネジ３０と嘘合うナツト
を回転させることによって台車１６がアーム１７に沿っ
て動くとともに、モータの７の同じ回転がネジ２９にも
伝えられ、探触子１９の付いたホルダー１８をアーム２
４に沿って動かす。この結果、探触子１９は、台車１６
とホルダ１８とによって２重の移動が与えられる。

なお、軸方向駆動部は、台車３２に取付けられており、
この台車３２は駆動装置１４とアーム１７゜２４との角
度が自由になるように取付けられる。

さらに、アーム１７の光端にはアーム２３が取付けられ
ている。

第５図は、軸方向駆動部の伝達機構を説明するだめの図
で、モータ２７の回転力は、減速器４８を介してギヤ３
６からギヤ３５を回転させ、ナツト３３を回転させると
同時にギヤ４１．４２、シャフト４７、ギヤ４３．４４
からギヤ４６を回転させ、別のナツト３３も回転させる
。これによって両側のナツト３３はネジ３０と噛合って
移動し、台車１６をアーム１７に凸って移動させる。他
方、ギヤ３６の回転は、ギヤ３７を介してギヤ３８゜３
９．４０に伝達される。これによって２本のネジ２９が
回転し、ホルダー１８と一体になったナツト３４が移動
する。この結果、探触子１９は、アーム２４に沿って動
くと同時に台車１６もアーム１７に沿って動くため、倍
速が与えられる。

これらの軸方向駆動部は、台車３２に取付けられると同
時に、駆動装置１４のホルダー４５によって取付けられ
ておシ、ホルダー４５の穴に挿入したシャフト２０によ
って回転自在に取付けられている。

第４図の着脱機構２６を第６図から説明すれば、軌道１
２の傾斜部と接するローラ５１，５２によって駆動装置
１４が装着される。一方のローラ５２を外す場合は、ラ
チェット５８を押すことによってアーム５５の歯からラ
チェット５８先端の爪が外れると板バネ５７の力により
、アーム５４、板バネ５３、ホルダー６２の角度が開口
し、軌道１２から外すことができる。また、装着する場
合は、アーム５４を押すことにより、ラチェット５８先
端の爪がバネ５９によりアーム５５」二の歯を順次移動
し、ローラ５２を軌道１２の斜面に押付けることができ
る。なお、アーム５４とアーム５５の接触面には凹凸面
が設けられておｐ１ネジ５６によって固定されるが、軌
道１２の外径の変化に応じて、ここで長さが調整される
。さらに駆動装置１４の軸方向の位置決めがされる。

周方向駆動部は、第７図に示すごとく、モータ２８の回
転力が減速器６６を介してビニオン６３に伝えられ、軌
道１２のラック６７と噛合って移動する。また、別位置
には２組の■ローラ６０とローラ６１　カ６　リ、ビニ
オン６３とラック６７の噛合いが調節されている。

第２図のアーム２３の開閉機構の詳細を第８図から説明
すれば、駆動装置の取外し時にアーム２３を開脚する場
合は、アーム２３の回転軸に設けられたストッパ７１の
溝７２にシャフト７５が挿入されているのをレバー７６
を操作して溝７２からシャフト７５を抜き、アーム２３
を回転させ、シャフト７５を別の溝７３に入れれば、ア
ーム２３は開脚状態で固定できる。閉脚する場合もまっ
たく同様にして、シャフト７５を溝７２に入れれば、閉
脚状態で固定できる。

第５図のホルダー１８及び探触子１９の詳細を第９図か
ら説明すれば、探触子１９は配管１０表面に追従するた
め、リング１０４と探触子１９を連結するための軸１０
５を中心にリング１０４と探触子１９が干渉するまでの
角度で回転できるようになっている。また、この探触子
１９はホルダー１１０に設けられた軸１０６によつソリ
ング１０４と連結されており、軸１０５と９０度ずれた
方向に回転させることができる。′！ｆた、探触子１９
ｆ：配管１０表面に一定の圧力で押付けるだめのエアー
７リンダ１００がシャツ）　１０２ｉ介してホルダー１
８に取付けられている。このエアーシリンダ１００には
エアー供給口１０１を介してエアーチューブ１０９，１
０８から一定圧力のエアーが供給されている。このため
、配管１０Ａのように表面が変化すれば、エアーシリン
ダ１００の内筒１０７がエアーによって押出され、探触
子１９Ａ’ｉ追従させて押付けることができる。このエ
アーシリンダ１００の原理を第１０図から説明すれば、
エアーシリンダ１００内には多数の内筒１０７が内蔵さ
れており、収縮した状態ではすべての内筒１０７は、エ
アーシリンダ１００の中に収納されている。この状態か
ら配管１０表面が変化するとエアーチューブ１０８から
エアー供給口１０１を経由してエアーシリンダ１００内
に供給さるているエアーによって内筒１０７か細い順に
押出され、変化に追従する。この内筒１０７が収納され
る力は、第２図の状態ではアーム１７゜２４、アーム２
３等の重みによって力が与えられる場合と、第３図の状
態のように了−ム２３のローラ２２を支点とした駆動装
置１４の動きに伴う配管１０表面の変化による場合とが
ある。この場合、第１０図の内筒１０７の径が大きくな
るに従って内筒１０７を収縮させる力が大きくなる。こ
のため、エアーシリンダ１００と内筒１０７の内面に伸
縮ストロークによってエアーの漏れが発生するような溝
１１０を設け、収縮する場合の反力を弱めることが有効
である。このように多段エアーシリンダにすることによ
り、定常時の小型化と長ストロークが得られる。また、
ホルダ１１０に垂直な力を与えることができるため、探
触子１９の配管１０表面の走査が安定するとともに溝１
１０の調節により押付は力がストロークに影響されない
。

本実施例のごとく、エルボとエルボとの溶接部のように
非常に複雑な形状の自動探傷が可能になる。また、探触
子の走査が倍速されるため、探傷時間が短縮化できる。

また、軸方向のネジ２９゜３０及びアーム１７．２４を
両側に配置したため走行が安定し、位置決め精度も高い
。さらに、駆動部全周方向に分散している他に、アーム
１７゜２４０先端を開口しであるために先端に保持板を
設けた場合と比べて探触子１９との干渉をなくすことが
でき、配管表面からの高でを低くできる。

本実施例によれば、以下のような効果がある。

（１）複雑な形状の配管にも適用できるので、自動化率
が大幅に向上する。すなわち、配管の複雑な形状に倣っ
て、アーム角度及びアームの長さを変化させるとともに
配管表面の変化にも探触子の押付はストロークと押伺は
角度を追従させることができる。例えば、エルボとエル
ボとが溶接された配管の場合にも、単に配管の形状に倣
って走査できるだけでなく、エルボの小曲率部ではスト
ロークを短くしてアーム先端が当らな、いようにすると
ともにエルボの大曲率部等ではストロークを十分長くし
て自動的に検査することもできる。

（２）＠方向のアーム１７．２４の角度を変えること（
１１）によって配管面からの高さを低くすることができる。こ
の結果、配管の周囲にある構造物との干渉が少なくなる
ため、この面でも適用率が向上する。

寸だ、アーム角度を配管に倣って変化できるため、配管
と軌道とを必ずしも同心円にする必要がなく、この而で
も管面からの高さを低くできる。例えば、エルボと直管
の溶接された場合は、直管と軌道とを同心円にしようと
すれば、エルボの小曲率部のために軌道径を大きくしな
ければならないが、直管と軌道を偏心させることにより
、低くすることができる。

（３）軸方向アームが伸びる前は、被走行体をアーム１
７の元の位置まで収納でき、また、伸びた後は、被走行
体の位置をアーム２４の先端まで動かすことができる。

この結果、アーム長さあるいは装置長さあたシの有効ス
トロークの割合を大きくすることができるため、装置の
長さを短くすることができる。さらに、配管の先端にパ
ルプ等の障害物がある場合あるいはエルボ−エルボ溶接
配管の腹側の場合に、アーム２４先端が当らないように
、（１２）その伸びる長さを予め制御装置に設定することもできる
。このため、配管周囲の状況に対処した使用方法が得ら
れる。

（４）１個のモータ２７からの回転力をナツト３３とネ
ジ２９とに同時に伝えることができるため、走行体を２
倍の速度にすることができる。また、モータの１回転あ
たりの走行体の移動速度の余裕があれば、その分を減速
して駆動トルクを高めることもできる。このように高速
化の場合と高駆動力の場合と目的に応じた使い分けがで
きる。

（５）配管の長さ方向に障害物などがあって軸方向の走
査に制限をうける場合は、（３）項の方式とは別にモー
タ２７の回転力ネジ２９だけに伝えるようにすれば、台
車１８だけの移動にでき、アーム２４を伸ばさない状態
で使用することもできる。

（６）シリンダ内筒にエアー放出用の溝を設けたことに
よシ、シリンダの片側だけへのエアー供給だけで、配管
面の変化に追従して容易に動作することができる。また
、シリンダを多段にしてストロークあたシの大きさを極
めて小さくすることができ（１３）るとともにジンバル機構との組合せによって、配管面の
大きな変化に非常に良く追従して動くことができる。

本発明の実施例では、２段の伸縮アームについて説明し
たが、これに限定されるものでなΩ、例えば、モータ、
ナツト回転部及びネジ回転部の同じ構成の機構全追加し
、両モータに同じ電圧を印加すれば、４段の伸縮アーム
にすることができる。

このように、伸縮アームの段数には限定されるものでは
ない。

伸縮アームの角度を自由に変えられるようにしたが、例
えば、直管等のように単純な形状の場合には、角度が変
化しないように固定した状態で使用することもできる。

伸縮アームを探触子の両側に配置する実施例について説
明゛したが、スペース的に制限全うける場所及び高度な
位置決め精度を要求されない場所においては、片側だけ
にして機構を単純化することもできる。

伸縮アーム先端を開口させて片持としたが、こ（１４）れは、配管面からの装置高さを低くするために用いた手
段であり、目的に応じては同じ段の２本のアーム先端全
連結することもできる。

伸縮アームは実施例の方式に限定てれるものでなく、例
えば、第１１図のような方式も適用することができる。

すなわち、モータ８１の回転力をギヤ８６を介して、ギ
ヤ８７．８８に伝達し、ネジ８４とネジ８５と噛合うナ
ラ１−９０．８９ｅ回転はせる。これによって台車８０
はネジ８４に沿って動くと同時に、ネジ８５も移動する
ため、その先端のホルダー８３に取付けられた探触子を
倍速で走査することができる。

実施例において、２段のアームを同時に送る方式につい
て説明したが、第１２図のようにモータ２７の回転力を
切換できるボタン９１．９２−ｉ設け、目的に応じてギ
ヤ９４．９５’（ｉ７入れ切れし、ネジ２９だけを回転
させたり、あるいは、ナツト３３だけを回転させること
ができる。例えば、障害物等があってアームを長くでき
ない場合は、ギヤ９５を外し、ネジ２９の方だけを回転
させれば、（１５）台車１６は移動しないためアームは長くならず、探触子
はアーム２４、ネジ２９に沿って動くだけに限定できる
。

第４図の着脱機構２６を３個としたが、これに限定され
るものでなく、各々の駆動部ごとに２個設けても良く、
目的や形状に応じて増減することができることはいうま
でもなく、その位置も限定されない。また、第６図のロ
ーラ５１を固定としたが、これに限定されるものでなく
、このローラ５１の角Ｉｎ調整できるようにすることが
できる。

多段エアーシリンダの内面に空気調節用の溝を設けたが
、これに限定されるものでなく、接触子等からの反力に
応じて高まるエアーシリンダ内の空気圧を自動的に調節
するバルブ等を設けることもできる。また、この多段エ
アーシリンダは本装置だけに限定されるものでなく、他
の目的の自動探傷装置に使用しても有効であり、単体と
して他にも応用することができる。

本発明の装置をエルボ配管に適用した例について説明し
たが、これに限定されるものでなく、他（１６）の曲管、直管にも適用で＠ぬことはいう寸でもない。ま
た、各駆動軸の位置及び角１反の検出手段について説明
しないが、当然のことながらこれらの情報を検出する手
段を具備していることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の直管用装置の側面図、第２図及び第３図
は本発明の装置をエルボ配管に取付けた側面図、第４図
はその平面図、第５図は伸縮アームの平面図、第６図は
着脱機構の■１１１面図、第７図は周方向駆動部の側面
図、第８図は伸縮アームを保持するアームの開脚機構図
、第９図と第１０図は探触子押付は機構の側面図、第１
１図は他の方式の伸縮アームの動作説明囚、第１２図は
他の変形例を示す図である。１４・・・駆動装置、１６・・・台車、１７・・・アー
ム、１８・・・ホルダー、１９−・・探触子、２０・・
・シャフト、２３・・・アーム、２４・・・アーム、１
００・・・エアーシリンダ、１０４・・・リング、１０
５・・・軸、１０６・・・蛸、１１０・・・溝。代理人　弁理士　高橋明夫８第　４　図第　ｓ１Ｘｌ石　／　ｍ５８Ｉ／７第　ｇ　図第　／／　図第　／２　目

Claims

【特許請求の範囲】

１、被検査管の周方向に駆動する手段と、該周方向駆動
手段上にあって間管の軸方向に駆動する多段伸縮手段と
該多段伸縮手段を前記周方向駆動手段とを変角可能に連
結する手段と、前記多段伸縮手段上にあって被検査管」
二に超音波探触子を押圧する別設置の伸縮手段とよりな
る超音波探触子の駆動装置。