JPH0156703B2 - - Google Patents

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
に超音波探触子を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ために超音波
探触子駆動装置に関する特許としては、特願昭53
−92939号（特開昭55−18987号公報）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の開閉によつ
て行う。また、駆動装置３にはモータが内蔵され
ており、その駆動力がピニオン５に伝達されて軌
道７に設けられたラツク８と噛ううことによつて
周方向に動くことができる。また、他のモータに
よつてアーム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に従つて移動させる。こ
のようにして直管１の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１
０のように複雑な形状の配管を検査しようとする
アーム４の長さが長過ぎ管面に当つたり、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
つたために、自動化率に問題があつた。

本発明の目的は、エルボ配管の複雑な形状を有
する被検体に倣つ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を提供することにあ
る。

本発明は、上記目的を達成するため、超音波探
触子の駆動装置を、被検査管の周方向に装着され
た軌道に沿つて被検査管の周方向に駆動する手段
と、周方向に駆動する手段上に一端を揺動可能に
取付けられた第１の多段伸縮手段であつて、該多
段伸縮手段の先端側の伸縮手段に超音波探触子を
保持して該超音波探触子を被検査管の軸方向に駆
動する手段と、第１の多段伸縮手段に取付けられ
多段伸縮手段を被検査管周りに保持する手段と、
第１の多段伸縮手段に超音波探触子を保持させる
手段であつて、超音波探触子を被検査管上に押圧
する第２の多段伸縮手段を有する超音波探触子の
保持手段とから構成するものである。

即ち、本発明は、配管の形状に倣つて装置を動
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、軸方向アー
ムを伸縮とし、かつ、そのアームを配管の形状に
倣つて動くようにするともに配管表面の大きな変
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、適用性の向上を図つたものである。
特に、配管面からの高さを低くして、周辺構造物
との干渉を少なくし、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
によつ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
によつて行なわれる。この場合、探触子１９は、
配管１０表面の形状の変化に追従する機構ととも
にシヤフト２０を中心にアーム１７，２４の角度
が変えられるようになつている。また、探触子１
９の周方向の走査は、駆動装置１４によつて行わ
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によつて取付けられた
軌道１２の外周に沿つて動く。

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のラツク
と噛合つて走行する。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が重力によつてシヤフト２
０を中心に下がるため、配管１０の外周の両側に
沿つて伸びたアーム２３の先端に設けられたロー
ラ２２によつて保持される。

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の外周に沿つて駆動するため
の周駆動部３１があり、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
化できるようになつている。また、軌道１２への
取付けは、特願53−92939号（特開昭55−18987号
公報）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２８は、エルボ等の配管１０
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によつてネジ３０と噛合うナツトを回転
させることによつて台車１６がアーム１７に沿つ
て動くとともに、モータの７の同じ回転がネジ２
９にも伝えられ、探触子１９の付いたホルダー１
８をアーム２４に沿つて動かす。この結果、探触
子１９は、台車１６とホルダ１８とによつて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
ための図で、モータ２７の回転力は、減速器４８
を介してギヤ３６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
ヤフト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。これによつ
て両側のナツト３３はネジ３０と噛合つて移動
し、台車１６をアーム１７に沿つて移動させる。
他方、ギヤ３６の回転は、ギヤ３７を介してギヤ
３８，３９，４０に伝達される。これによつて２
本のネジ２９が回転し、ホルダー１８と一体にな
つたナツト３４が移動する。この結果、探触子１
９は、アーム２４に沿つて動くと同時に台車１６
もアーム１７に沿つて動くため、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
つて取付けられており、ホルダー４５の穴に挿入
したシヤフト２０によつ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１２の傾斜部と接するローラ５１，５２
によつて駆動装置１４が装着される。一方のロー
ラ５２を外す場合は、ラチエツト５８を押すこと
によつてアーム５５の歯からラチエツト５８先端
の爪が外れると板バネ５７の力により、アーム５
４、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、ラチエツ
ト５８先端の爪がバネ５９によりアーム５５上の
歯を順次移動し、ローラ５２を軌道１２の斜面と
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り、ネ
ジ５６によつて固定されるが、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
軌道１２の外周にはＶ字状の溝と平面があり、駆
動装置１４の２組のＶローラ６０とローラ６１が
接して回転し、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を介してピニオン６３
に伝えられ、軌道１２のラツク６７と噛合つて移
動する。また、別位置には２組のＶローラ６０と
ローラ６１があり、ピニオン６３とラツク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２
３を開脚する場合は、アーム２３の回転軸に設け
られたストツパ７１の溝７２にシヤフト７５が挿
入されているのをレバー７６を操作して溝７２か
らシヤフト７５を抜き、アーム２３を回転させ、
シヤフト７５を別の溝７３に入れれば、アーム２
３は開脚状態で固定できる。閉脚する場合もまつ
たく同様にして、シヤフト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１０５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
うになつている。また、この探触子１９はホルダ
ー１１０に設けられた軸１０６によつてリング１
０４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。また、探触子１９
を配管１０表面に一定の圧力で押付けるためのエ
アーシリンダ１００がシヤフト１０２を介してホ
ルダー１８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
ーチユーブ１０９，１０８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がエアーによつて押出され、探触子１９
Ａを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１０
７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
るとエアーチユーブ１０８からエアー供給口１０
１を経由してエアーシリンダ１００内に供給さる
ているエアーによつて内筒１０が細い順に押出さ
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２３等の重みによつて力が与えられる場合
と、第３図の状態のようにアーム２３のローラ２
２を支点とした駆動装置１４の動きに伴う配管１
０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つて内
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つてエアーの漏が発生するよ
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１１０の調
節より押付け力がストロークに影響されない。

本実施例のごとく、エルボとエルボの溶接部の
ように非常に複雑な形状の自動探瘍が可能にな
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
動部を周方向に分散している他に、アーム１７，
２４の先端を開口して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、配管表面かの高さを低くできる。

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
な形状に倣つて、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
子の押付けストロークと押付け角度を追従させ
ることができる。例えば、エルボとエルボとが
溶接され配管の場合にも、単に配管の形状に倣
つ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) 軸方向のアーム１７，２４の角度を変えるこ
とによつ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。また、アーム角度を配管に倣つて変化
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、この面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、低することができる。

(3) 軸方向アームが伸びる前は、被設行体をアー
ム１７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
いは装置長さあたり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、配管の先端にバ
ルブ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、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つて軸方向
の走査に制限をうける場は、(3)項の方式とは別
にモータ２７の回転力ネジ２９だけ伝えるよう
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
とにより、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
スストロークあたりの大きさを極めて小さくす
ることができるとともにジンバル機構との組合
せによつて、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く、例
えば、モータ、ナツト回転部及びネジ回転部の同
じ構成の機構を追加し、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、スペース的に制限をうける場
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
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
アーム先端を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されるもので
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と噛うナツト９０，８９を回転
させる。これによつて台車８０はネジ８４に沿つ
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培速
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を設
け、目的に応じてギヤ９４，９５を入れ切れし、
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
害物等があつ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、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に沿つて動く
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、これに限定さるものでなく、このローラ５
１の角度を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
の曲管、直管にも適用できることはいうまでもな
い。また、各駆動軸の位置及び角度の検出手段に
ついて説明しないや、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図は着脱機構の側面図、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
は探触子押付け機構の側面図、第１１図は他の方
式の伸縮アームの動作説明図、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、２
０……シヤフト、２３……アーム、２４……アー
ム、１００……エアーシリンダ、１０４……リン
グ、１０５……軸、１０６……軸、１１０……
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査管の周方向に装着された軌道に沿つて
   被検査管の周方向に駆動する手段と、 前記周方向に駆動する手段上に一端を揺動可能
   に取付けられた第１の多段伸縮手段であつて、該
   多段伸縮手段の先端側の伸縮手段に超音波探触子
   を保持して該超音波探触子を前記被検査管の軸方
   向に駆動する手段と、 前記第１の多段伸縮手段に取付けられ多段伸縮
   手段を前記被検査管周りに保持する手段と、 前記第１の多段伸縮手段に超音波探触子を保持
   させる手段であつて、前記超音波探触子を被検査
   管上に押圧する第２の多段伸縮手段を有する超音
   波探触子の保持手段と を備えた超音波探触子の駆動装置。