JPH0210262A - 丸棒体の回転駆動装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えばパイプの内面検査に使用され、探触子
を備えたロッドをパイプ内において任意のピッチで螺旋
状に前後進させたり、軸回りにのみ回転させる等の操作
が行なえる丸棒体の回転駆動装置に関する。

「従来の技術」 熱交換器用伝熱管あるいは反応管等の小口径管において
は、定期的に内部を検査し、疲労割れに起因する損傷を
未然に防止することが重要である。

このような場合、従来は、検査すべき管を固定した状態
で、その内部に７アイパスコープあるいは超音波探触子
を備えたロッドを挿入し、これらを手動で回転および前
後進させつつ損傷を探す方法が採られていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記のように手動で探触子等を動かす方法では
、短い管の内面の特定部位を検査する場合はともかく、
前記反応管等のように長い管の全面に互って探傷する場
合には多大な時間と労力を要し、しかも管内において探
触子やファイバスコープの位置を正確に制御することが
難かしいため、広い範囲に互って満遍無く均等な検査を
行なうことは困難であった。

一方、この種の管内を自動検査するものとしてテレビカ
メラを備えた自動走行ロボット等も一部で使用されてい
るが、前記反応管のように径の細い管に対しては使用で
きず、コストも高いという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、例
えば先端に探触子やファイバスコープを固定したロッド
等を、正確に制御可能な任意の速度およびピッチで螺旋
状に前後進させたり、任意の位置で前後進を停止して軸
回りに回転させることのできる回転駆動装置を提供する
ことを目的とする。

「課題を解決するための手段」 本発明の装置では、駆動すべき丸棒体を軸方向移動可能
かつ軸回り回転可能に支持する支持台と、円筒状の駆動
ローラを備え、この駆動ローラの外周面を前記支持台に
支えられた丸棒体の表面に両者の交差角度を変更可能に
圧接するローラ支持機構と、前記駆動ローラを正逆回転
させるローラ回転手段とを具備したことを特徴とする。

「作　用」 この回転駆動装置によれば、駆動ローラと丸棒体の交差
角度を適宜調節して駆動ローラを回転することにより、
丸棒体を任意のピッチで螺旋状に前後進させることがで
き、正確な位置制御が可能である。さらに、駆動ローラ
と丸棒体を平行にした場合には、丸棒体を軸回りに回転
させることができる。

「実施例」 以下、図面を参照して、本発明に係わる丸棒体の回転駆
動装置の一実施例を利用した、管の内面自動検査システ
ムを説明する。

まず第１図および第２図は、探触子を備えた検査用ロッ
ド（丸棒体）を回転駆動するための、ロッド回転駆動装
置を示す平面図および側面図である。

図中符号ｌは水平に載置された直方板状のロッド支持台
で、このロッド支持台ｌには前端（図中左側）に側板Ｉ
Ａ、後端（図中右側）に側板ＩＢが垂直に固定されてい
る。後方側の側板ＩＢの上端中央には、第３図に示すよ
うにＵ字状の切欠２が形成され、この切欠２の底部近傍
に計４つのロッド支持ローラ３・・・が左右対称に取り
付けられている。また前方側の側板ＩＡの中央部には、
検査対象となるパイプＰを、前面に挿入固定しうる円環
形のロッドガイド４が取り付けられるとともに、バイブ
Ｐの外面を支える固定部材ｌＣ・・・が取り付けられて
いる。そして、前記ロッドガイド４に、探触子（後述）
が先端に固定された検査用ロッド５の前部を通すととも
に、前記切欠２に検査用ロッド５の後部を収めて支持ロ
ーラ３・・・で支えることにより、この検査用ロッド５
が回転自在かつ軸方向移動可能に水平支持される。

また、ロッド支持台１の上面前部には、中心に向けて植
毛された円筒型ブラシ６が同軸に３個並べて固定され、
これらブラシ６・・・の中心孔に検査用ロッド５を挿通
することにより、その外周面に付着した汚れを落とす構
成となっている。

さらに、ブラシ６・・・の後方には、ロッド５の中心線
に沿ってローラ支持機構７が配置されている。

第４図ないし第７図を用いてこのローラ支持機構７を説
明すると、図中符号８は円柱形中空部を有する角筒状の
枠体であり、第５図のように支持台ｌの上面に対して位
置調節ポルト９・・・を介し高さ調節可能に固定されて
いる。

この枠体８は、中心線を境として分割可能な下体８Ａと
上体８Ｂとからなり、下体８Ａの上体８Ｂとの接合面に
は、第７図に示すようにゴム製のダンパ１０が固定され
ている。また、上体８Ｂの両側面にはそれぞれ締付金具
１１が固定されておす、ソルバー１２をスプリング１３
の付勢力に抗して押し下げることにより、下体８Ａに固
定されたフック１４から係合部１５を外して上体８Ｂが
取り外せるようになっている。なお、前記ダンパｌＯの
弾性および肉厚は、後述するローラ２５・・・間にロッ
ド５をはさみこんだ状態で、各ローラ２５の当接圧力が
適正値になるように設定されている。

枠体８の後面には、中心線を境として上下に分割可能な
円環形の固定フランジ１６が取り付けられ、その下部１
６Ａおよび上部１６Ｂが、それぞれ前記下体８Ａおよび
上体８Ｂに固定されている。

他方、枠体８の前端部の内周面には、第５図に示すよう
に円環形にアリ溝１７が形成され、このアリ溝１７に沿
って、円環形の内部フランジ１８の外周部突条１９が回
転可能に嵌合されている◎この内部７ランジ１８も中心
線から上下に分割可能とされ、その下部１８Ａおよび上
部１８Ｂの前面には、同様に上下分割可能とされた回転
７ランジ２０の下部２０Ａおよび上部２０Ｂがそれぞれ
固定されている。

さらに、これら下部２ＯＡおよび上部２０Ｂの外周部に
は、それぞれ長さの等しい円弧形スリット２１が形成さ
れており、下部２０Ａのスリット２１を通してポルト２
２が、また上部２０Ｂのスリット２１を通してハンドル
付ネジ２３がそれぞれ枠体８の前面にねじ込まれている
。そして、前記ハンドル付ネジ２３を緩めることにより
、回転７ランジ２０と内部７ランジ１８が一体のまま、
ロッド中心線口りに回動可能とされている。

内部フランジ１８の中央孔の周囲には、正三角形の頂点
位置にそれぞれポール軸受２４が貫入固定され、これら
ポール軸受２４により、ローラ２５を枢支した軸２６の
一端がそれぞれ、回転自在かつ軸線方向変更可能に支持
されている。これらローラ２５は金属製円筒形のもので
、その外周面には細かい編目状のスリップ止溝（図示路
）が形成されている。

一方、固定７ランジ１６にも、各ポール軸受２４とロッ
ド中心線方向に対向する位置にそれぞれポール軸受２７
が貫入固定され、各ローラ軸２６の他端が回転自在かつ
軸線方向変更可能に支持されている。

前記ローラ支持機構７の後方には、第１図および第２図
に示すようにローラ回転手段３０が設けられている。こ
のローラ回転手段３０は、図示しないコントローラによ
り回転速度を任意調節可能な駆動モータ３１と、このモ
ータ３１の回転軸３１Ａに自在ジヨイント３２を介して
入力軸３３が連結された３軸回転器３４とから構成され
ている。

この３軸回転器３４は、前記入力軸３３の回転をチェー
ン３５Ａおよびスズロケット３５Ｂ・・・を介して３本
の出力軸３６に分け、これら出力軸３６を同速で同方向
に回転させるもので、これら３本の出力軸３６はそれぞ
れ自在ジヨイント３７を介して前記各ローラ軸２６の後
端部に連結されている。

次に、第８図を用いて、上記パイプの回転駆動装置と組
み合わせて使用される超音波探傷装置の構成を説明する
。

この探傷装置は、先端に超音波探触子４０が固定された
前記検査用ロッド５を、延長ロッド４１をコネクタ４２
で連結しつつ、前述のロッド回転駆動装置によりパイプ
Ｐ内に順次挿入していき、パイプＰの内面の割れの発生
を調べるものである。

超音波探触子４０は、超音波をパイプＰの内壁に向けて
発する発音部と、この超音波がパイプＰの壁を透過して
外周面で７字状に反射した透過波を受信する受信部（共
に図示路）とを備え、外部に延びる信号コード４３およ
び給水チューブ４４がロッド５．４１・・・を通して延
ばされている。この給水チューブ４４は、探触子４０の
外面に形成された給水孔（図示路）からパイプＰ内面に
水などの接触媒体を供給するためのもので、他端は送水
ポンプ４５に接続され、また各信号コード４３は解析機
４６へと接続されて、この解析機４６での解析結果がペ
ンレコーダ４７で記録されるようになっている。また、
符号４８はモータ３１の回転速度を調節するコントロー
ラである。

前記延長ロッド４１およびコネクタ４２の構造を第９図
〜第１２図に示す。各延長ロッド４１はアルミニウム合
金管からなり、その外周面には探触子４０の挿入量を確
認するための目盛りが形成されている。また、各延長ロ
ッド４１の一端には、Ｌ字状スリット５０を有する接続
金具５１が固定されるとともに、他端にはＬ字状スリッ
ト５０に嵌まる突起５２を有する接続金具５３が固定さ
れ、この接続金具５３を接続金具５１に挿入し、前記突
起５２をスリット５０の奥まで係合させることにより、
互いに連結されるようになっている。

また、各ロッド４１の連結部に被着されるコネクタ４２
は、第１０図および第１１図に示すように、蝶番５５を
介し中心線を境として開閉可能なプラスチック製円筒形
のもので、その外径はパイプＰの内径、およびロッドガ
イド４の内径より若干小さい程度とされている。またコ
ネクタ４２の内面には軸線方向に延びる突条５６が形成
され、これを第１２図のように接続金具５１のＬ字状ス
リット５０に嵌合することにより、接続金具５１゜５３
の外れを防ぐようになっている。さらに、コネクタ４２
の両端部外周には円環状の溝５７が形成されており、こ
の溝にＣ字状のプラスチックリング５８をそれぞれはめ
込むことにより、コネクタ４２が閉じたまま固定される
。

次に、以上説明したロッド回転駆動装置および超音波探
傷装置の使用方法を説明する。

まず、ロッド回転駆動装置のロントガイド４の前面に検
査すべきパイプＰの端部を固定し、このパイプＰをロッ
ド中心線に沿って水平に支持する。

次に、ローラ支持機構７の締付金具１１．１１を外し、
枠体８および各７ランジ１６，１８．２０を上下に分割
したうえ、探触子４０が固定されたロッド５を、３軸回
転器３４、ローラ支持機構７、ブラシ６・・・　ロッド
ガイド４を通してパイプＰに挿入し、再びローラ支持機
構７を組み立てて締付金具１１．１１で固定する。

そして、ハンドル付ネジ２３を緩め、回転７ランジ２０
および内部７ランジ１８を適宜回転させてローラ２５・
・・を捻り、ロッド５との交差角度を調節して所望の螺
旋進行ピッチに設定する。この時、ロッド５へのローラ
の当接圧力が適当であることも確認しておく。

以上の操作を終えたら、コントローラ４８を操作してモ
ータ３１に通電し、３軸回転器３４を介して、ローラ２
５・・・を同方向に同速で回転させる。

すると、ロッド５はローラ２５・・・の回転に追従し、
各ローラ２５のねじれ角度に応じて螺旋状に回転しつつ
前進し、探触子４０がパイプＰ内に挿入されていく。こ
うして一定距離だけ挿入したら、各ローラ２５とロッド
５の交差角度を全て左右逆にし、モータ３１を逆回転さ
せて各ローラ２５を逆回転させる。こうすることにより
、ロッド５は先程と逆向きの螺旋状に挿入されていくた
め、信号コード４３と給水チューブ４４のねじれを解消
することかできる。以後も同様に一定進行距離毎にロッ
ドを逆回転させつつ進行させる。なお、ロッド５の全長
が足りなくなったら、さらに延長ロッド４１・・・を継
ぎ足し、この連結部にブラシ６の前方側においてコネク
タ４２を装着していく。

こうして探触子４０を進行させると同時に、予備探傷と
して探触子４０の発音部から超音波を発振させ、その透
過波を受信部で受信して、反射強度を解析機４６を介し
てペンレコーダ４７で記録する。その際、探触子４０の
挿入位置を延長ロッド４１・・・の外面に形成された距
離目盛から読み取り、ペンレコーダ４７に併せて記録し
ておく。

そして、この予備探傷中に、ペンレコーダ４７の記録紙
上に透過波強度の小さい箇所が表れたら、モータ３１を
停止し、探触子４０の前進を一旦停止する。そしてハン
ドル付ネジ２３を操作し、各ローラ２５・・・をロッド
５と平行にした後、再びローラ２５・・・を回転させ、
割れの発生箇所において探触子４０を回転させ、周方向
の透過波強度変化を記録する。そして、このようにして
パイプＰの全長に互って割れを検査し終えたら、進行時
と同様に、各ローラ２５・・・を一定距離毎に逆回転さ
せつつロッド５を後退させ、パイプＰから抜き出して検
査を完了する。

上記のような検査方法によれば、パイプＰに生じた割れ
等の発生深さを次のようにして推定することが可能であ
る。

すなわち、パイプＰの外面側に割れが発生している場合
には、探触子４０が１回転する間に透過波は一度遮断さ
れるだけなので、記録紙上には７字型の波形が表れる。

したがって、この７字波形の深さを測り、予め所定深さ
の人ニスリットを形成したパイプを用いて作成した検量
線と対比させれば、バイブ外周面の割れの深さを推定す
ることができる。

これに対し、パイプＰの内周面に割れが発生している場
合は、探触子４０が１回転する間に、第１３図のように
２度超音波が遮断されるため、ペンレコーダの記録紙上
には第１４図のようなＷ字形の波形が記録される。そこ
で、このＷ字形波形の谷部間の時間Ａを求め、探触子４
０が１回転するに要する時間Ｂ中の割合Ｘ（Ｘ−Ａ／Ｂ
）を算出し、予め人工的に所定深さのスリットを内面に
形成したパイプを用いて作成した検量線に内挿すれば、
前記Ｘの値に対応する割れの深さを推定することができ
る。

上記構成からなるロッド回転駆動装置を用いた管の内面
検査システムによれば、一定のピッチを正確に保ったま
ま検査用ロッド５を定速で螺旋状に前後進させることが
できるので、探触子４０の挿入位置を正確に制御するこ
とができ、従来のように探触子やファイバスコープを人
手で挿入・操作していた場合に比べ、自動検査が容易で
あり、検査に要する時間と労力を格段に低減することが
可能である。また、一定の角速度で探触子を回転させる
こともできるから、前述のように高度な透過波強度記録
の解析が容易かつ正確に行なえる。

また、この装置では、検査用ロッド５を３方から金属ロ
ーラ２５・・・で対称にはさみ込んで回転駆動する構成
なので、ローラ２５・・・とロッド５表面との摩擦係数
が極めて大きく、ローラ２５・・・のスリップが起こり
に＜＜、動作が確実である。

さらに、これらローラ２５・・・の各一端を固定７ラン
ジ１６で支持する一方、各他端を内部フランジ１８で支
持し、この内部７ランジ１８を回転することにより、各
ローラ２５・・・を同時にロッド中心線口りに捻り、ロ
ッド５に対するローラ２５・・・の当接交差角度を変更
する構成となっているため、構造が単純であるにも拘わ
らず、各ローラ２５の相対位置を正確かつ容易に設定す
ることができるとともに、ローラ２５の圧接によるロッ
ド５の偏心が起こりにくいという特徴を有する。したが
って、パイプＰ内における探触子４０の偏心が起こりに
くく、探触子４０の位置を中心軸に合わせて、測定精度
の向上が図れる。

さらに、この例では、透過を超音波探触子４０を使用し
ているので、前記のように探触子４０からの信号を解析
することにより、従来は測定困難であった割れ発生部位
の深さ分布をも推定できる利点を有する。

なお、上記実施例では探触子４０として、透過型超音波
探触子を使用していたが、これに限らず他の形式の探触
子やファイバスコープを使用できるのは勿論である。例
えば、探触子として垂直型超音波探触子を利用し、アナ
ログ出力できる厚さ計と、ペンレコーダを組み合わせた
場合には、内周面に発生する割れの深さ測定だけでなく
、検査対象となるパイプの肉厚値をも連続計測できる。

また、このような垂直型超音波探触子に局部水浸法を併
用した場合には、透過型超音波探触子に比べて、接触媒
質となるソニコートや水の供給量削減が図れる利点をも
有する。

また、前記実施例では、ロッド回転駆動装置の駆動ロー
ラ２５の本数が３本であったが、本発明はこれに限らず
、３本の内１本（または２本）のみを駆動し、他の２本
（または１本）を単なる従動ローラとしてもよいし、検
査対象のパイプＰに当接するローラの本数を２本、また
は４本以上とした構成も実施可能である。

また、駆動ローラ２５・・・の支持構造は必要に応じて
適宜変更可能であるし、ローラ２５の材質をプラスチッ
ク等に変更したり、ローラ２５の形状を中央が若干細く
なった鼓状等としてもよい。

また上記実施例では、ダンパ１０が肉薄のものであった
が、第１５図および第１６図に示す本発明の第２実施例
のようにしてもよい。

これら図中、符号６０は枠体、６１は回転７ランジ、６
２は固定７ランジであり、回転７ランジ６１と固定フラ
ンジ６２の上部には、直方体状のダンパ６３が上下方向
に向けてそれぞれ内蔵され、これらダンパ６３の上端を
調節ネジ６４で押圧することにより、ローラ軸６５を回
転可能に支持する球面軸受６６．６６を圧迫し、３本の
ローラ６７のうち一番上のローラ６７と検査ロッド５と
の当接圧力を調節する。この構成によれば、ダンパ６３
の伸縮量が大きいため、ロッド５とロッド６５との当接
圧力の調節が容易であるとともに、ロッド５の太さが多
少変化しても、当接圧力があまり変わらない。また、こ
の例では、ローラ６７を短くしているので、ローラ６７
とロッド５との交差角度を変更する際に、回転７ランジ
６１の回転操作量が小さくて済むという利点もある。

次に、第１７図に示す本発明の第３実施例では、各ロー
ラ７ｏをそれぞれローラ傾動軸７１の先端に垂直に取り
付けたうえ、これら３つのローラ傾動軸７１のうち下方
の２軸を、枠体７２に対しスラスト円錐ころ軸受７３で
回転可能かつ固定可能に支持（軸方向には移動不可）し
、また上方の１軸を軸受７４により軸方向移動および回
転可能かつ任意位置で固定可能に支持している。なお各
ローラ傾動軸７１には、回転角度を一定範囲内に制限す
るストッパを設けている。この例によれば、駆動すべき
ロッド５の外径が変更されても、対応が容易であるとい
う利点を有する。

なお、本発明の丸棒体の回転駆動装置は、上記のような
管の内面検査に限らず、ロッド状の物品を、正確な位置
制御をしつつ螺旋状に前後進させる用途であれば、いか
なる分野にも使用可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる丸棒体の回転駆動
装置によれば、駆動ローラと丸棒体の交差角度を適宜調
節して駆動ローラを回転することにより、丸棒体を任意
のピッチで螺旋状に前後進させることができ、正確な位
置制御が可能であるとともに、駆動ロー゛うと丸棒体を
平行にした場合には、丸棒体を任意の速度で軸回りに回
転させることもできる。

したがって、例えば管の内面検査において探触子の挿入
に用いた場合には、探触子の挿入位置を正確に制御する
ことができ、従来のように探触子を人手で挿入していた
場合と比べ、検査に要する時間と労力を格段に低減し、
広範に互って満遍無い検査を行なうことが可能である。

また、装置の構成が単純で、製造コストやランニングコ
ストも安いという利点を有する。さらに、一定の角速度
でロッドを回転させることもできるから、探触子からの
出力信号の高度な解析も容易かつ正確に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明に係わる丸棒体の回転駆
動装置を示し、第１図は平面図、第２図は正面図、第３
図は右側面図である。 また第４図ないし第７図は、同装置のローラ支持機構を
示し、第４図は平面図、第５図は縦断面図、第６図は左
側面図、第７図は第５図中■−■線視断面図である。 さらに、第８図は同装置を用いた管の内面検査システム
を示す構成図、第９図ないし第１２図はいずれも検査用
ロッドの連結部の説明図、第１３図および第１４図は同
システムの検査方法の説明図である。 一方、第１５図および第１６図は本発明の第２実施例の
ローラ支持機構を示す縦断面図および側面図、第１７図
は本発明の第３実施例のローラ支持機構を示す縦断面図
である。 １・・・駆動モータ、 ０・・・超音波探触子、 ２・・・コネクタ、 ７・・・ペンレコーダ、 １・・・ローラ傾動軸。 ４・・・３軸回転器、 １・・・延長ロッド、 ６・・・解析機、 ７．７０・・・ローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動すべき丸棒体を軸方向移動可能かつ軸回り回転可能
   に支持する支持台と、円筒状の駆動ローラを備え、この
   駆動ローラの外周面を前記支持台に支えられた丸棒体の
   表面に両者の交差角度を変更可能に圧接するローラ支持
   機構と、前記駆動ローラを正逆回転させるローラ回転手
   段とを具備したことを特徴とする丸棒体の回転駆動装置
   。