TWI642898B - 管厚度測定裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種管厚度測定裝置，係測定管(52)的厚度的管厚度測定裝置，其具備：裝置本體(3)；感測器(8)，係安裝於裝置本體(3)，從前述管(52)的徑方向的中心朝向徑方向外側發射超音波；一對伸縮機構(4)，係於裝置本體(3)，以朝向徑方向外側及徑方向內側伸縮自如的方式安裝，並在以管(52)的軸線為中心的周方向等間隔設置；推彈構件(5)，係以使伸縮機構(4)伸長的方式進行推彈；車輪(6)，係安裝於各個伸縮機構(4)，一邊接觸於管(52)的內周面，一邊引導裝置本體(3)之朝向管的軸線方向(Da)的移動；以及傳動機構(7)，係將一方的伸縮機構(4a)的徑方向之伸長，轉換為另一方的伸縮機構(4b)的徑方向之伸長。

Description

管厚度測定裝置

本發明，係關於管厚度測定裝置。 　　本案係根據2017年2月24日所申請之日本特願2017-033213號主張優先權，並將其內容援用於此。

例如，垃圾焚燒用的鍋爐，係必須有用以發現問題之定期的鍋爐管的厚度測定。作為一般的鍋爐管的厚度測定方法，已知有水沒UT(ultrasonic testing)法等。

例如，於專利文獻1中，記載有不將鍋爐管切斷而測定鍋爐管的厚度的技術。於專利文獻1所記載之技術中，係使用引導進行厚度測定的超音波探針(感測器)的導管。導管係從形成於集管的檢查孔被導入至集管內之後，其前端被導入至鍋爐管。

之後，從檢查孔側將連接至感測器纜線的超音波探針導入至導管內，使超音波探針前進。藉此，超音波探針沿著導管內前進之後，以被導管引導的方式被導入鍋爐管內。

另外，於專利文獻2中，記載有一種管厚度測定裝置，其係具備伸縮自如的3個臂部，藉由使3個臂部伸長而接觸鍋爐管的內周面，藉此使超音波探針保持在鍋爐管的徑方向中心。 　　各個臂部，係連桿機構，具有平行於鍋爐管的軸線方向延伸的從動連桿，以及支承從連桿的一對驅動連桿。一方之驅動連桿的徑方向外側與從動連桿，係經由長孔連結。藉此，從動連桿相對於一方之驅動連桿在鍋爐管的軸線方向移動自如且旋轉自如。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特許第4056679號公報 　　[專利文獻2] 日本特開2015-169548號公報

[發明所欲解決的技術課題]

然而，於專利文獻2所記載之管厚度測定裝置中，3個臂部係分別藉由不同的驅動源所驅動，故有臂部的伸縮量並非一定之情形。 　　另外，為了驅動臂部而使用致動器，故不易小型化，例如，在鍋爐管的內周面有伴隨著焊接或固著物而來的突起之情形等，有卡住車輪之情事。

本發明係以提供一種管厚度測定裝置為目的，其係能夠藉由更為簡便且小型的機構進行感測器的定心(centering)。 [用以解決課題的技術方案]

依據本發明之第一形態，係一種測定管的厚度的管厚度測定裝置，其特徵為：具備：裝置本體；感測器，係安裝於前述裝置本體，從前述管的徑方向的中心朝向徑方向外側發射超音波；一對伸縮機構，係於前述裝置本體，以朝向徑方向外側及徑方向內側伸縮自如的方式安裝，並在以前述管的軸線為中心的周方向等間隔設置；推彈構件，係以使前述伸縮機構伸長的方式進行推彈；車輪，係安裝於各個前述伸縮機構，一邊接觸於前述管的內周面，一邊引導前述裝置本體之朝向前述管的軸線方向的移動；以及傳動機構，係將一方的前述伸縮機構的徑方向之伸長，轉換為另一方的前述伸縮機構的徑方向之伸長。

依據該構成，因推彈構件以使伸縮機構伸長的方式進行推彈，並且藉由傳動機構使一方的伸縮機構的動作傳動至另一方的伸縮機構，藉此不需使用電動機等驅動源，便能夠使一對伸縮機構同步伸縮。藉此，能夠藉由更為簡便且小型的機構進行感測器的定心。 　　另外，伸縮機構僅於周方向的兩部位構成，故在管的內周面有著伴隨焊接而來的突起的情形，亦能夠使裝置輕易通過。

於前述管厚度測定裝置中，亦可為：各個前述伸縮機構，係1自由度的平行連桿機構，該平行連桿機構，係具有：第一連桿及第二連桿，係於前述裝置本體旋轉自如且彼此平行地安裝；以及平行連桿，係連接前述第一連桿的前端側與前述第二連桿的前端側，一邊與前述軸線保持平行一邊於徑方向移動，並且安裝有前述車輪；前述傳動機構，係具有：第一齒輪，係伴隨一方的前述伸縮機構的前述第一連桿的旋轉進行旋轉；以及第二齒輪，係固定於另一方的前述伸縮機構的前述第二連桿並與前述第一齒輪嚙合。

依據如此之構成，使伸縮機構為1自由度的平行連桿機構，並使傳動機構為齒輪，藉此能夠持續使平行連桿保持平行，故能夠使感測器的位置或姿勢穩定。

於前述管厚度測定裝置中，亦可為：各個前述伸縮機構，係具有：一對前述平行連桿機構，係與包含前述軸線的平面平行，並且，在從前述軸線隔著等間隔配置的一對平面的面內伸縮。

依據如此之構成、一對平行連桿機構係配置在與配置有平行連桿機構的平面正交的方向隔著間隔而配置。藉此，能夠提升感測器的穩定度。 [發明之效果]

依據本發明，不需使用電動機等驅動源，便能夠使一對伸縮機構同步伸縮。藉此，能夠藉由更為簡便且小型的機構進行感測器的定心。 　　另外，伸縮機構僅於周方向的兩部位構成，故在管的內周面有著伴隨焊接而來的突起的情形，亦能夠使裝置輕易通過。

以下，參照所附圖式針對本發明之管厚度測定裝置1的實施形態進行詳細說明。如第1圖所示，本實施形態之管厚度測定裝置1，係在測定鍋爐50之鍋爐管52的厚度之際使用。管厚度測定裝置1，係例如使用超音波探針等感測器測定鍋爐管52的厚度。

鍋爐50，係具備集管51及複數個鍋爐管52。鍋爐管52係作為水蒸氣的流路之複數個剛體的管，沿著集管51的延伸方向配置，且一端連接至集管51。各個鍋爐管52係與集管51連通，並且分別以對於集管51正交的方式延伸。

於集管51，作為檢查用的孔之檢查孔53於集管51的延伸方向分開且複數地開口。檢查孔53與鍋爐管52，係以成為彼此為歪斜(Skew)的位置關係的方式進行配置。鍋爐管52的內徑，係例如為68mm。 　　超音波探針，係經由檢查孔53及集管51被導入至鍋爐管52內。

接著，針對測定作為檢查對象之鍋爐管52的管厚度之管厚度測定裝置1進行說明。 　　管厚度測定裝置1，係具有：資料收集機器31；資料分析裝置32，係分析資料收集機器31所收集的資料；纜線捲取裝置33，係與資料收集機器31連接；為彈性管之纜線30，係從纜線捲取裝置33被排出；感測器探針2，係安裝於纜線30的前端之感測器；以及導管34，係作為感測器探針2的導引裝置。

資料收集機器31，係經由纜線30被輸入有藉由感測器探針2所測定之鍋爐管52的厚度資料之機器。亦即，資料收集機器31，係具有收集鍋爐管52的厚度資料的功能。 　　資料分析裝置32，係使用於分析資料收集機器31所收集的鍋爐管52的厚度資料的電腦。

纜線30，係由例如金屬或乙烯等所成之長條狀的彈性管，且涵蓋全長皆能夠屈曲。纜線30的外徑，係例如為12mm。 　　感測器探針2，係設置於纜線30的前端部，藉由發出超音波而測定鍋爐管52的厚度資料。於感測器探針2，係與纜線30一起連接有供水管。

纜線捲取裝置33，係連接至纜線30的後端，使用於捲取被插入至鍋爐管52內的纜線30。

導管34，係引導纜線30及感測器探針2對於鍋爐管52進行導入的管，並先於鍋爐管52的厚度之測定而配置於集管51內。導管34，係以連接成為彼此為歪斜的位置關係的檢查孔53與鍋爐管52的方式進行配置。

導管34，係由蛇腹狀之彈性管構成。藉此，導管34，係伸縮自如且屈曲自如。導管34，係只要在導管34屈曲之際沒有外力作用，便能夠保持屈曲狀態。導管34，係從檢查孔53被插入至集管51內，於集管51內屈曲並延伸，其前端連接至鍋爐管52。

如第2圖及第3圖所示，本實施形態之管厚度測定裝置1之感測器探針2，係具備：本體3(裝置本體)；一對伸縮機構4，係支承本體3；複數個推彈構件5，係以使各個伸縮機構4伸長(朝向以鍋爐管52的軸線A為中心的徑方向外側展開)的方式進行推彈；車輪6，係安裝於各個伸縮機構4；傳動機構7，係將一方的伸縮機構4a的徑方向之動作，轉換為另一方的伸縮機構4b的徑方向之動作；以及感測器本體8，係安裝於本體3。

本體3係於鍋爐管52的軸線方向Da較長的構件，以本體3的長度方向沿著鍋爐管52的軸線的方式配置。以下，將配置於與鍋爐管52的軸線A為同軸上的本體3之軸線A稱為中心軸C。 　　伸縮機構4，係對於本體3，朝向以中心軸C為中心的徑方向外側及徑方向內側伸縮自如；以下，將包含中心軸C的平面且係沿著伸縮機構4的伸縮方向的平面稱為中心面F(參照第3圖)。

本實施形態之感測器探針2，係以對於中心面F為對稱的方式形成。本實施形態之各個伸縮機構4，係以對於中心面F為對稱的方式，具有2個平行連桿機構15。 　　推彈構件5，係拉伸線圈彈簧。作為推彈構件5，不限於拉伸線圈彈簧，例如亦能夠為使用橡膠或扭轉彈簧的構成。

感測器本體8，係安裝於本體3的一端。感測器本體8，係從鍋爐管52的徑方向的中心朝向徑方向外側的鍋爐管52的內周面發振超音波，並接收超音波的反射波。另外，感測器本體8，係在本體3的中心軸C與鍋爐管52的軸線A大致一致的狀態，以位於鍋爐管52內的中心位置的方式安裝。

本體3，係以中心軸C配置在與鍋爐管52的軸線A為同軸上的方式，藉由一對伸縮機構4被支承。 　　各個伸縮機構4，係朝向以中心軸C為中心的徑方向外側及徑方向內側伸縮的連桿機構。各個伸縮機構4，係於以中心軸C為中心的周方向等間隔設置。換言之，各個伸縮機構4，係以周方向的間距為180°的方式被安裝。

一方的伸縮機構4a，係從本體3朝向與中心軸C正交的方向之一方向伸縮自如，另一方的伸縮機構4b，係從本體3朝向與中心軸C正交的方向之另一方向伸縮自如。 　　本體3，係藉由一對伸縮機構4伸長使車輪6被壓抵於鍋爐管52的內周面而定心。

本體3，係具有本體部9、限制伸縮機構4的伸縮之第一伸縮限制部11及第二伸縮限制部12、第一旋轉軸13、第二旋轉軸14。 　　本體部9係筒狀，具有形成於與中心軸C為同軸上的貫穿孔10。於貫穿孔10，係插入有纜線30。 　　本體部9，係具有作為與中心面F平行的平面之平面部16。平面部16，係透過旋轉軸13、14安裝有伸縮機構4的平面。

第一旋轉軸13，係朝向正交於平面部16的方向延伸的軸。第一旋轉軸13，係可藉由螺栓等緊固構件的軸部形成。 　　第二旋轉軸14，係朝向正交於平面部16的方向延伸的軸。第二旋轉軸14，係可藉由螺栓等緊固構件的軸部形成。第一旋轉軸13與第二旋轉軸14，係在軸線方向Da分離。

伸縮機構4，係所謂連桿機構，並具有：第一連桿17，係以旋轉自如的方式安裝於第一旋轉軸13的連桿；第二連桿18，係以旋轉自如的方式安裝於第二旋轉軸14的連桿；以及平行連桿19，係以旋轉自如的方式安裝於作為第一連桿17及第二連桿18之與旋轉軸13、14為相反側的端部之前端側的連桿。第一連桿17及第二連桿18，係於本體3旋轉自如且彼此平行地安裝。

第一連桿17與本體部9，係透過第一旋轉軸13在與中心面F平行的平面內以旋轉自如的方式連接。同樣地，第二連桿18與本體部9，係透過第二旋轉軸14在與中心面F平行的平面內以旋轉自如的方式連接。第一旋轉軸13及第二旋轉軸14，係能夠進行1自由度的旋轉之銷接頭。

第一連桿17與平行連桿19，係透過接頭20在與中心面F平行的平面內以旋轉自如的方式連接。同樣地，第二連桿18與平行連桿19，係透過接頭20在與中心面F平行的平面內以旋轉自如的方式連接。接頭20，係能夠進行1自由度的旋轉之銷接頭。 　　藉由第一連桿17、第二連桿18及平行連桿19，伸縮機構4，係構成1自由度的平行連桿機構15。第一連桿17的長度及第二連桿18的長度，係設定為維持使平行連桿19與中心軸C(軸線A)持續平行。

車輪6，係安裝於平行連桿19的兩端。車輪6，係以能夠在鍋爐管52的內周面於軸線方向Da行走的方式安裝。 　　推彈構件5，係以連接平行連桿19的中央部與本體部9的方式安裝。推彈構件5，係以使平行連桿19朝向徑方向外側移動的方式，推彈平行連桿19。藉此，伸縮機構4，係保持在如第2圖所示之伸長的狀態。

傳動機構7，係將一方的伸縮機構4a的第一連桿17的動作傳動至另一方的伸縮機構4b的第二連桿18的機構。 　　傳動機構7，係具有：第一齒輪21，係伴隨一方的伸縮機構4a的第一連桿17的旋轉進行旋轉；以及第二齒輪22，係固定於另一方的伸縮機構4b的第二連桿18並與第一齒輪21嚙合。第一齒輪21與第二齒輪22的節圓直徑係相同。第一齒輪21與第二齒輪22的速度比係1。

第一齒輪21係正齒輪，以使第一齒輪21的中心與第一旋轉軸13的中心一致的方式，固定於一方的伸縮機構4a的第一連桿17。第一齒輪21的節圓的中心，係與第一旋轉軸13的中心一致。當第一連桿17以第一旋轉軸13為中心進行旋轉，則藉由螺栓26固定於第一連桿17的第一齒輪21亦以第一旋轉軸13為中心進行旋轉。

第二齒輪22係正齒輪，以使第二齒輪22的中心與第二旋轉軸14的中心一致的方式，固定於另一方的伸縮機構4b的第二連桿18。第二齒輪22的節圓的中心，係與第二旋轉軸14的中心一致。當第二齒輪22以第二旋轉軸14為中心進行旋轉，則藉由螺栓27固定於第二齒輪22的第二連桿18亦以第二旋轉軸14為中心進行旋轉。

又，第一齒輪21，因空間上的限制而切除了一部分。第一齒輪21與第二齒輪22，除了第一齒輪21的一部分被切除，係相同的形狀。亦即，第一齒輪21與第二齒輪22，係節圓直徑及齒形相同。 　　傳動機構7之第一齒輪21及第二齒輪22，係以與一方的伸縮機構4a及另一方的伸縮機構4b對稱同步的方式嚙合。

如前述般，感測器探針2，係以對於中心面F為對稱的方式形成。各個伸縮機構4，係具有：一對平行連桿機構15，係與中心面F平行，並且，在從中心面F遠離等間隔配置的一對平面的面內伸縮。

如第3圖所示，於一對平行連桿機構15中，平行連桿19係被共用。換言之，一對平行連桿機構15，係透過平行連桿19連接。車輪6，係在各個平行連桿19的長度方向的端部，於平行連桿19的寬度方向分離而配置。換言之，車輪6，係配置在從軸線方向Da觀察為長方形的平行連桿19的四個角落。

伸縮限制部11、12，係限制伸縮機構4的伸縮的部位。 　　第一伸縮限制部11，係具有限制伸縮機構4的第一連桿17的旋轉之第一接觸面23。第一接觸面23，係形成為以使伸縮機構4不致過度伸長的方式限制第一連桿17的動作。具體而言，第一伸縮限制部11，係形成為以使伸縮機構4僅比第2圖所示之狀態伸長些許的狀態，限制伸縮機構4的伸長。

第二伸縮限制部12，係具有限制伸縮機構4的第二連桿18的旋轉之第二接觸面24。第二接觸面24，係形成為以使伸縮構件不致比第6圖所示之狀態更為收縮的方式限制第二連桿18的動作。 　　伸縮限制部11、12沒有必要為面，例如於本體部9的平面部16安裝干涉連桿17、18的螺栓亦可。

接下來，對本實施形態的感測器探針2的伸縮機構4的動作進行說明。又，於第4圖及第5圖所示之圖中，為容易瞭解傳動機構7的作用，僅將複數個連桿17、18當中一方的伸縮機構4a的第一連桿17的動作及另一方的伸縮機構4b的第二連桿18以實線表示。

在感測器探針2配置於內徑大的鍋爐管52的內部的情形，係如第4圖所示，藉由推彈構件5的張力，使伸縮機構4伸長。亦即，作為平行連桿機構15之伸縮機構4伸長，且伸縮機構4的平行連桿19朝向徑方向外側移動，並且一方的伸縮機構4a之第一連桿17順時針進行旋轉。

伴隨著第一連桿17的旋轉，固定於第一連桿17的傳動機構7之第一齒輪21亦順時針R1進行旋轉。伴隨著第一齒輪21的旋轉，與第一齒輪21嚙合的第二齒輪22逆時針R2進行旋轉。 　　藉此，另一方的伸縮機構4b的第二連桿18係逆時針R2進行旋轉。亦即，第一連桿17與第二連桿18同步進行旋轉。因另一方的伸縮機構4b亦係平行連桿機構15，故藉由第二連桿18的旋轉，另一方的伸縮機構4b的平行連桿19亦朝向徑方向外側移動。

在感測器探針2配置於內徑小的鍋爐管52的內部的情形，係如第5圖所示，伸縮機構4抵抗推彈構件5的張力而收縮。亦即，作為平行連桿機構15之伸縮機構4收縮，且伸縮機構4的平行連桿19朝向徑方向內側移動，並且一方的伸縮機構4a之第一連桿17逆時針R2進行旋轉。

伴隨著第一連桿17的旋轉，固定於第一連桿17的傳動機構7之第一齒輪21亦逆時針R2進行旋轉。伴隨著第一齒輪21的旋轉，與第一齒輪21嚙合的第二齒輪22順時針R1進行旋轉。 　　藉此，另一方的伸縮機構4b的第二連桿18係順時針R1進行旋轉。藉由第二連桿18的旋轉，另一方的伸縮機構4b的平行連桿19亦朝向徑方向內側移動。

如第6圖所示，鍋爐管52係具有小徑部位52a。小徑部位52a，係例如設置於集管51(參照第1圖)與鍋爐管52的結合部位。 　　本實施形態的感測器探針2，係藉由透過纜線30拉近(朝向第6圖的上方拉起)，使伸縮機構4收縮。本實施形態的感測器探針2，在通過小徑部位52a之際藉由伸縮機構4收縮，在通過小徑部位52a之後係伸長。

本實施形態的感測器探針2的縮小率，亦即最小寬度W2(參照第6圖)與最大寬度W1(參照第2圖)的比率係0.511。具體而言，最大寬度W1係70.1mm，最小寬度W2係35.8mm。

依據前述實施形態，因推彈構件5以使伸縮機構4伸長的方式進行推彈，並且藉由傳動機構7使一方的伸縮機構4a的動作傳動至另一方的伸縮機構4b，藉此不需使用電動機等驅動源，便能夠使一對伸縮機構4同步伸縮。藉此，能夠藉由更為簡便且小型的機構進行感測器本體8的定心。 　　另外，伸縮機構4僅於周方向的兩部位構成，故在鍋爐管52的內周面有著伴隨焊接而來的突起的情形，亦能夠使感測器探針2輕易通過。

另外，使伸縮機構4為1自由度的平行連桿機構15，並使傳動機構7為齒輪，藉此能夠持續使平行連桿19保持平行，故能夠使感測器本體8的位置或姿勢穩定。

另外，使一對平行連桿機構15在與中心面F正交的方向隔著間隔進行配置，藉此從軸線方向Da觀察時車輪6配置為長方形，故能夠使感測器本體8的穩定度提升。

另外，因未使構成各個伸縮機構4的連桿17、18經由長孔連結至平行連桿19，故能夠使平行連桿機構15的強度提升。

以上，雖針對本發明的實施形態參照圖式進行了詳細說明，然具體構成不限於該實施形態，亦包含不脫離本發明的主旨之範圍的設計變更等。 　　又，於前述實施形態中，雖係使用齒輪作為傳動機構7之構成，然而不限於此，亦能夠採用鏈條、鏈輪或是皮帶等作為傳動機構7。 　　另外，第一齒輪21與第二齒輪22之間亦可為中間齒輪。 [產業上之利用可能性]

依據前述之管厚度測定裝置，能夠藉由更為簡便且小型的機構進行感測器的定心。

1：管厚度測定裝置 2：感測器探針 3：本體(裝置本體) 4：伸縮機構 5：推彈構件 6：車輪 7：傳動機構 8：感測器本體(感測器) 9：本體部 10：貫穿孔 11：第一伸縮限制部 12：第二伸縮限制部 13：第一旋轉軸 14：第二旋轉軸 15：平行連桿機構 16：平面部 17：第一連桿 18：第二連桿 19：平行連桿 20：接頭 21：第一齒輪 22：第二齒輪 23：第一接觸面 24：第二接觸面 30：纜線 31：資料收集機器 32：資料分析裝置 33：纜線捲取裝置 34：導管 50：鍋爐 51：集管 52：鍋爐管(管) 53：檢查孔 A：軸線 C：中心軸 F：中心面

[第1圖] 係本發明之實施形態之管厚度測定裝置及鍋爐的整體概要圖。 　　[第2圖] 係本發明之實施形態之管厚度測定裝置的感測器探針的正視圖，且係表示伸縮機構伸長的狀態的圖。 　　[第3圖] 係本發明之實施形態之感測器探針的俯視圖。 　　[第4圖] 係說明本發明之實施形態之感測器探針的作用的圖，且係表示伸縮機構伸長的狀態的圖。 　　[第5圖] 係說明本發明之實施形態之感測器探針的作用的圖，且係表示伸縮機構收縮的狀態的圖。 　　[第6圖] 係本發明之實施形態之管厚度測定裝置的感測器探針的正視圖，且係表示伸縮機構收縮的狀態的圖。

Claims (2)

1. 一種測定管的厚度的管厚度測定裝置，其特徵為：具備：裝置本體；感測器，係安裝於前述裝置本體，從前述管的徑方向的中心朝向徑方向外側發射超音波；一對伸縮機構，係於前述裝置本體，以朝向徑方向外側及徑方向內側伸縮自如的方式安裝，並在以前述管的軸線為中心的周方向等間隔設置；推彈構件，係以使前述伸縮機構伸長的方式進行推彈；車輪，係安裝於各個前述伸縮機構，一邊接觸於前述管的內周面，一邊引導前述裝置本體之朝向前述管的軸線方向的移動；以及傳動機構，係將一方的前述伸縮機構的徑方向之伸長，轉換為另一方的前述伸縮機構的徑方向之伸長；各個前述伸縮機構，係1自由度的平行連桿機構，該平行連桿機構，係具有：第一連桿及第二連桿，係於前述裝置本體旋轉自如且彼此平行地安裝；以及平行連桿，係連接前述第一連桿的前端側與前述第二連桿的前端側，一邊與前述軸線保持平行一邊於徑方向移動，並且安裝有前述車輪；前述傳動機構，係具有：第一齒輪，係伴隨一方的前述伸縮機構的前述第一連桿的旋轉進行旋轉；以及第二齒輪，係固定於另一方的前述伸縮機構的前述第二連桿並與前述第一齒輪嚙合。
2. 如請求項1所述之管厚度測定裝置，其中，各個前述伸縮機構，係具有：一對前述平行連桿機構，係與包含前述軸線的平面平行，並且，在從前述軸線隔著等間隔配置的一對平面的面內伸縮。