JPS60224059A - 追従制御装置 - Google Patents

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】 発明の分野 本発明は、追従制御装置に関し、特に非接触型探傷装置
の探傷ヘッドの如き検査ヘッドの被検査材に対する追従
を制御する追従制御装置に関する。

発明の背景 従来１片持ち式アーム挿入送り方式の探傷装置が、鋼管
内面の疵を検査するための装置として知られている。こ
の装置においては２片持ち式アームの先端ＫＴｅ、り付
けられた探傷ヘットが回転している鋼管内へ直進搬送さ
れて鋼管内面を探傷する。シューあるいはローラ等の接
触型追従部材が探傷ヘットに近接して設けられており、
それによって探傷走査中探傷ヘッドを鋼管表面から一定
距離に浮上維持して探傷センサ感度の一定化を図ってい
る。

しかしながら、このアームの片持ち式並びに接触型追従
のため、この従来の探傷装置には種々の欠点がある。°
即ち、数メートルもの長さの片持ち式アームは、アーム
自身の重さによるたわみ並びに鋼管回転から受けるたわ
みにより探傷ヘントの横揺れ及び浮き上がり等の追従不
安定を招く。また、接触型追従のため、シー−又はロー
ラ等の追従部材を必要とする。これら追従部材は通常樹
脂製であり、摩耗のため運転コストが上昇する。また、
これら追従部材は、鋼管内径に応じて取替又は調整を必
要とし、稼動率の低下を起こす。更に。

接触追従のため、鋼管表面の疵付きの可能性がある。し
かも、鋼管表面と追従部材との間に作用する摩擦力が表
面状況に応じて変動することにより、探傷ヘットの横揺
れ並びに浮き上がりも招く。

発明の目的 本発明の目的は、上記のような欠点のない良好な追従を
可能にする検査ヘッド用の追従制御装置を提供すること
である。

発明の要約 上述の目的を達成するため２本発明の追従制御装置にお
いては、完全非接触型追従方式を採用し、検査手段を被
検査表面に追従させるため第１及び第２の位置決め手段
を設ける。第１位置決め手段は、検査手段が移動する移
動路全体の被検査表面上における位置を可変可能に定め
、そして第２位置決め手段は、移動路と検査手段との位
置関係を可変可能に定める。本発明の装置は、更に制御
手段を設けており、この制御手段は、検査手段と被検査
表面との間の検知した距離に応答して上記の第１位置決
め手段並びに第２位置決め手段を制御する。

実施例の説明 以下２本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は５本発明の追従制御装置の１実施例を組み込ん
だ鋼管内面検査用の渦流探傷装置の概略を示す。本探傷
装置は、探傷ヘット１０を位置決めする第１位置決め手
段として、アーム１２と、モードル・シリンダ１４が取
り付けられた支持台車】６と。

モードル・シリンダ１８を備えた送り台車２０とを有し
ている。また、第２位置決め手段として、第２図に示す
モータ５０を有しており、距離検知手段として第２図に
示す距離センサ６２，６４を備えている。

更に、第１及び第２位置決め手段を制御する制御手段と
して、第２図に示す制御器７ｏを備えている。

次に９本探傷装置の詳細な構造について説明する。第１
図に示すように、固定台２２と支持台車１６との上面に
は、鋼管２４をその軸の回りに回転させるための４つの
ターニング・ローラ２６．２８　（ソ（ＩＪ）内の２つ
のみを示す）が固定されており、更に固定台２２には鋼
管端面と接触する端面ローラ３ｏが設けられている。固
定台２２のターニング・ローラ２６は２図示していない
モータにより駆動されて鋼管を回転させる。異なった長
さの鋼管の回転支持を可能にするため、支持台車１６は
モータ（図示せずうにより駆動されて固定台２２に対し
移動可能である。

支持台車１６には更にモードル・シリンダ１４が取り付
けられており、このモードル・シリンダはアーム１２の
先端を支持する支持ローラ３２の高さを制御する。アー
ム１２の他端は台３４に対し２本の柱状部材３６．３８
を介して固定されており、この台３４はまたモードル・
シリンダ１８を介して送り台車次に支持されている。こ
れから判るように、モートノいシリンダ１８はアーム１
２の１端の高さを制御する。

送り台車加は、支持台車１６と同様にモータ（図示せず
）により駆動されて固定台２２に対し移動可能である。

これにより、被検査管２４内へのアームの抜き差しを行
う。固定台２２に取り付けられた別のモードル・シリン
ダ４０は、アーム１２の抜き差し時に使用されて、アー
ム１２を支持する。

探傷ヘッド１０を案内するアーム１２は、駆動ローラ４
１．　遊びローラ４２．及びこれらローラ間に張られた
タイミング・ベルト４３を有しており、このタイミング
・ベルト４３は探傷ヘット１０に連結されて探傷ヘッド
１０を走査させる。駆動ローラ４１は駆動ベルト４４を
介して台３４上に固定されたモータ４６により駆動され
る。

次に、第２図を参照して探傷ヘッド１０の詳細な構造に
ついて説明する。タイミング・ベル）４３に連結される
ハウジング招内には、探傷センサ（図示せずンを備えた
ヘッド部６０を）・ウジングに対し移動させるためモー
タ５０が設けられている。モータ５０は、ハウジング４
８に固定された環状のヨーク５２と、このヨークに挿入
された環状コイルヌと。

このコイル５４に固着されておりかつ下端にヘット部６
０を支持する可動部５６と、を備えている。この可動部
５６は図示のようにベアリング５８により滑動可能に支
持されている。ヘッド部６０には探傷ヘッド移動方向に
沿って前後尾離間して２つの距離センサ６２．６４が設
けられており、被検査管２４０表面との距離を検出する
。

次に、モードル・シリンダ１４及び１８並びにモータ関
を制御する制御器７０の構成について説明する。

第２図に示すように、制御器７０は、２つの距離センサ
６２及び６４からの距離信号Ｌ１及びＬ２を受げるよう
に接続された平均及び比較回路７２を備えている。回路
７２は、これら距離信号Ｌ１及びＬ２の平均値をとり、
この平均値を設定された距離値りと比較してその差を表
わす信号Ｅを電力増幅器７４に与える。電力増幅器７４
は、この差信号Ｅに応じて変化する電流工を抵抗器７５
を介してモータ５０のコイル５４に与え、それによって
この差信号Ｅが減少する方向に可動部５６並びにヘッド
部６０を移動させる。

第３図のグラフは、制御電流■のある一定の範囲におい
て、この制御電流１の大きさとモータ５０の可動部５６
の移動距離とがほぼ線形関係にあることを示している。

この良好応答範囲を越えると。

モータの移動距離はほとんど変化しなくなる。モ十 一タ５０の可動範囲は例えば−１０朋であり、その追＋ 径範囲は　０．１龍となるように設計されている。

制御器７０は更にモードル・シリンダ制御回路７６を備
えている。この回路７６は、制御電流Ｉか流れる抵抗器
７５０両端に発生する電流１に比例した電圧Ｖ（第４図
（ａ））を受けるように接続されており。

この電圧Ｖをモータ５０の良好追従範囲を示す設定電圧
値範囲と比較する。電圧Ｖがこの電圧値範囲よりも高い
場合（電圧■の正極性がヨーク５２と可動部５６とが互
いに接近する方向の移動に対応すると仮定する）２回路
７６は、モードル・シリンダー４及び１８用のアンプ指
令（第４図（ｂ））を発生し、そして電圧値範囲よりも
低くなる場合は、それらモードル・シリンダに対するダ
ウン指令（第４図（Ｃ））を発生する。

制御器７０にはまた管尻検出回路７８が設けられている
。この回路７８は、アーム１２の長さ方向においてアー
ムの固定端側に配置された距離センサ６２とアーム１２
の先端側に配置された距離センサ６４とからの信号Ｌ１
及びＬ２（距離に反比例する０〜２ボルトの電圧）を受
け、Ｌ１／Ｌ２≧０（αは設定定数９の演算を行う。即
ち、探傷ヘッド１０が第１図の鋼管列の右端に来るとき
、センサＬ、が検知する距離よりもＬ２が検知する距離
の方が大きくなり、従って上記式が成立して回路７８は
管尻を検出しそれによって探傷終了信号を発生する。

次に５本探傷装置全体の動作を鋼管内面探傷手順ＫＧっ
て説明する。まず初めに、被検査管Ｕがターニング・ロ
ーラ上にセットされる。次に、左方に移動していた送り
台車２０が右方に移動してアーム］２を鋼管内へ挿入し
、そしてアーム先端が支持ローラ３２により支持される
よう如する。この挿入時にはモードル・シリンダ４０は
上昇させられてアームを支持する。次に、鋼管２４の内
径及び肉厚に応じてモードル・シリンダ１４及び１８が
駆動されて、アーム１２の初期高さ調整が行なわれる。

その後、探傷ヘッド１０は、右方へ移動して鋼管Ｍ内へ
挿入されそして探傷のため降下させられる。次に。

鋼管の回転が開始されそれと同時に探傷ヘッドの直進走
査が開始される。この走査中２本発明の追従制御装置が
動作する。

追従制御量が探傷ヘッド１０内のモータ５０により可能
な範囲にあるときは、モードル・シリンダ制御回路７６
は作動せず、電力増幅器７４．コイル５４゜距離センサ
６２及び６４．及び平均及び比較回路７２のループで追
従制御が行なわれ、従ってモータ関による距離微調整が
実施される。一方、追従距離がモータ５０の良好追従範
囲を越えてモードル・シリンダ制御回路７６がアンプ又
はダウン指令を発生するとき、上記ループ追従制御に加
えて、アーム１２０両端の高さを制御するモードル・シ
リンダ１４及び１８がアップ又はダウン駆動されて距離
粗調整が実施される。これにより、モータ５０の±１０
朋の如き微小可動範囲を越える距離に対しても追従する
ことができる。

発明の効果 本発明の追従制御装置に依れば、アームを両持ち式とす
ることにより完全非接触形式の追従を可能とし、これに
よって検査ヘッドの横揺れ及び浮き上がりをなくすこと
ができる。また、このアーム可変支持と検査ヘッド部位
置制御による２段追従法により、非接触追従においてそ
の追従範囲を広（することができる。また、この２段追
従法により、異なった肉厚の被検査管に対してもアーム
支持高さを変更することにより容易に検査が可能となり
、従来のようなシー−交換又は追従ローラ調整等の作業
は不要となる。更に９両端支持アームにより探傷ヘッド
移動路を定めそして検査ヘッドのみが検査中移動すると
いう構成のため、検査ヘット走査機構を簡素化及び軽量
化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明の追従制御装置を組み込んだ渦流探傷
装置の概略図。 第２図は、探傷ヘッドの詳細な構造及び制御器の回路を
示す図。 第３図は、第２図のモータの制御電流■と移動距離との
関係を示す図。 第４図は、第２図の制御器の動作を説明するための波形
図。 （符号説明） １０：探傷ヘット、１２：アーム、　１４．１８．４０
　：モートル・シリンダ、１６：支持台車、２０：送り
台車。 ２２：固定台、５０：モータ、７０：制御器。 特許出願人　住友金属工業株式会社 （外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）延在する被検査材を？検査するため該被検査材の
   表面上を移動路に沼って移動させられる検査手段に関し
   、該検査手段の前記表面に対する距離を制御する追従制
   御装置において。 イ）前記検査材の前記表面上における前記移動路全体の
   位置を可変可能に定める第１手段。 口）前記移動路に沿って移動する前記検査手段と前記表
   面との間の距離を決定するため、前記移動路の任意の点
   ておいて前記移動路と前記検査手段との間の相対的位置
   関係を可変可能に定める第２手段。 ハ）前記検査手段と前記表面との距離を検知する検知手
   段。 二）検知した前記距離に応答して前記第１手段及び前記
   第２手段を制御して前記検査手段と前記表面との前記距
   離を制御する制御手段。 から成る追従制御装置。 （２、特許請求の範囲第１項記載の装置において。 前記検査材の表面が管状材の内側表面であり、前記検査
   手段が探傷ヘッドである。装置。 （３）％許請求の範囲第２項記載の装置において。 前記第１手段が、１対の可動の支持手段と該１対の支持
   手段で両端が支持されるアームとから成る。 装置。 （４）特許請求の範囲第３項記載の装置において。 前記探傷ヘッドが前記アームにより案内される第１部分
   と探傷センサを有する第２部分とから成り。 前記第２手段が前記第１部分と前記第２部分との間の相
   対的位置関係を変えるモータ手段から成る。 装置。 （５）特許請求の範囲第１項記載の装置において。 前記制御手段が、前記の検出した距離と設定距離とを比
   較してその差の距離を検出する比較手段と。 該差距離と前記第２手段の可動距離範囲とを比較して該
   可動距離範囲を越えるとき前記第１手段を付勢する付勢
   手段と、を含む、装置。