JPH08207756A - 孔内自走検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 孔内での装置の傾きや孔の曲がりにもかかわ
らず、複数のセンサと孔の内壁面との間隔をほぼ一定に
保つことができる孔内自走検査装置を提供することを目
的とする。 【構成】 この孔内自走検査装置は、印加電圧で伸縮す
る圧電積層アクチュエータ１と、その一端に固定された
ウエイト２と、他の一端に固定され周囲の孔を形成する
内壁面Ｗに当接する脚部３と、アクチュエータ１か脚部
３に保持され脚部３が当接する内壁面Ｗの近傍に設けら
れたセンサ４と、アクチュエータ１に印加電圧を供給す
る制御手段とを備える。センサ４が脚部３の当接する内
壁面Ｗの近傍にあるので、孔に対して斜めの姿勢になっ
たり孔が曲がったりしても、センサ４と壁面Ｗとの間隔
が殆ど変わらず、安定したセンサ出力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種センサを装備して
配管などの孔内を自走して移動し、管内または管壁等を
検査する装置に関し、わけても渦電流式の探傷センサの
装備に好適な孔内自走検査装置に関する。前記配管は、
工業用配管、ガス・水道等の生活用配管、原子炉内配管
などの他に、生体管路なども含む。

【０００２】

【従来の技術】従来の孔内自走検査装置としては、特開
平４−１７６７７０号公報に開示された管内自走装置が
ある。これは、図１０に示すように、印加電圧により軸
方向へ伸縮可能な積層型圧電素子１０１の前端に前端部
材１０２を、後端に後端部材１３０を備えている。そし
て、後端部材１３０の外周面に設けられたバルーン１３
１が、孔を形成する周囲の壁面Ｗに当接して、圧電素子
１０１、前端部材１０２および後端部材１３０からなる
孔内移動体１００を支持している。また、前端部材１０
２の先端には、センサとして光ファイバ１０４を装備し
ている。

【０００３】この孔内移動装置は、図示しない制御手段
を備えており、これにより圧電素子１０１への印加電圧
を制御し、圧電素子１０１を緩急をつけて伸縮する。そ
れによって、バルーン１３１がこれと当接する壁面Ｗと
の間に生じる摩擦力と、伸縮する圧電素子１０１のため
に前端部材１０２が生じる慣性力との差を利用して、少
しずつ前進または後退することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光ファイバ
１０４の例に倣って、前述の孔内移動装置の前端部材１
０２に渦電流式の探傷センサ１４０を装備すると、次の
ような不都合を生じる。すなわち、図１１に示すよう
に、内壁面Ｗによって形成される孔に対して孔内移動体
１００が傾くと、前端部材１０２の先端両側に装備され
た複数の探傷センサ１４０と内壁面Ｗとの間隔が不均一
になって、十分なセンサ感度が得られなくなってしま
う。また、図１２に示すように、孔が曲がっていても、
探傷センサ１４０と内壁面Ｗとの間隔が不均一になっ
て、同様の不都合を生じる。

【０００５】そこで本発明は、孔内での装置の傾きや孔
の曲がりにもかかわらず、複数のセンサと孔の内壁面と
の間隔をほぼ一定に保つことができる孔内自走検査装置
を提供することを解決すべき課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１構成の孔内
自走検査装置は、印加電圧により軸方向へ伸縮可能な圧
電積層アクチュエータと、該アクチュエータの軸方向の
一端に固定保持されたウエイトと、該アクチュエータの
軸方向の他の一端に固定保持され周囲の孔を形成する内
壁面に当接する脚部と、該アクチュエータまたは該脚部
に保持され該脚部が当接する該内壁面の近傍に設けられ
たセンサと、該アクチュエータに制御された波形の印加
電圧を供給する制御手段とを備えていることを特徴とす
る。

【０００７】本発明の第２構成の孔内自走検査装置は、
上記第１構成において更に、前記脚部を、前記アクチュ
エータに固定されたベース部材と該ベース部材に一端が
支持された複数のクランプ脚で構成し、前記センサを、
該ベース部材から支承され該クランプ脚が当接する該内
壁面の近傍に配設している。本発明の第３構成の孔内自
走検査装置は、上記第１構成において更に、前記脚部
を、前記アクチュエータに固定されたベース部材と該ベ
ース部材に一端が支持された複数のクランプ脚とで構成
し、前記センサを、該クランプ脚の他の一端に支承して
いる。

【０００８】本発明の第４構成の孔内自走検査装置は、
上記第１構成において更に、前記脚部を、バネ弾性材料
で形成している。本発明の第５構成の孔内自走検査装置
は、上記第１構成において更に、前記センサを、渦電流
式の探傷センサとしている。本発明の第６構成の孔内自
走検査装置は、上記第１構成において更に、前記センサ
を、凸状の曲面で形成された当接面で前記内壁面に当接
するものとしている。ここで、前記センサを、凸状の曲
面を持つ小突起などの突起部で前記内壁面に当接するも
のとする構成も可能である。

【０００９】

【発明の作用および効果】本発明の第１構成の孔内自走
検査装置では、制御手段により圧電積層アクチュエータ
への印加電圧を制御し、同アクチュエータを緩急をつけ
て伸縮する。それによってウエイトが生じる慣性力と、
脚部がこれと当接する内壁面との間に生じる摩擦力との
差を利用して、少しずつ前進または後退することができ
る。

【００１０】その際、装置が孔に対して傾いたり孔が曲
がっていたりしても、センサは脚部が当接する内壁面の
近傍に設けられているので、センサと孔の内壁面との間
隔は殆ど変化せず、ほぼ一定に保たれる。その結果、壁
面または壁面内部等を検査するセンサの感度を一定に保
つことができる。本発明の第２構成の孔内自走検査装置
では、複数のクランプ脚が孔の内壁面に当接するので、
脚部を孔内の軸心部に安定支持することができ、かつ、
孔の内径の変化にもある程度対応することができる。

【００１１】本発明の第３構成の孔内自走検査装置で
は、センサがクランプ脚の先端に支承されているので、
センサの先端が孔の内壁面に当接して脚部を支持する。
その結果、センサの先端と内壁面との間隔が変化しなく
なり、センサ感度の変化も殆ど無くなるという効果があ
る。本発明の第４構成の孔内自走検査装置では、脚部が
バネ弾性をもって孔の内壁面に当接するので、その当接
力は孔の内径の多少の変化に係わらずほぼ一定に保たれ
る。その結果、孔の内径の変化にもある程度対応できる
ようになる。また、軸受けや摺動部なしに、脚部を単純
で信頼性の高い構造で製作することが可能になる。

【００１２】本発明の第５構成の孔内自走検査装置で
は、渦電流式の探傷センサを装備するので、センサと孔
の内壁面との間隔をほぼ一定に保つことができるという
本発明の効果を十分に発揮して、間隔の変化に弱い探傷
センサの感度を一定に保つことができる。本発明の第６
構成の孔内自走検査装置では、センサの当接面が凸状の
曲面をしているので、孔の内壁面に対して脚部が傾いた
場合にも、点接触または線接触でセンサの当接面と孔の
内壁面とは当接し、その間隔は変わらない。その結果、
より一層安定したセンサ感度が得られるという効果を生
じる。この効果は、センサの当接部に小突起を設けると
いう手段によっても、同様に得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図９に基づき
説明する。 （実施例１の構成）本発明の実施例１としての孔内自走
検査装置は、図１に示すように、圧電積層アクチュエー
タ１と、その先端に固定保持されたウエイト２と、アク
チュエータ１の後端に固定保持された脚部３とを有する
孔内移動体１０を備えている。そして移動体１０は、脚
部３に二個のセンサ４を装備している。また、本実施例
の孔内自走検査装置は、図示しない電線によってアクチ
ュエータ１に制御された波形の印加電圧を供給する制御
手段（図示せず）を、孔の外に備えている。

【００１４】アクチュエータ１は、印加電圧で厚みが変
化する圧電素子を電極を挿んで多数積層した構造をもつ
公知の素子であって、印加電圧の変化により軸方向へ伸
縮する。ウエイト２は、剛性の高い頑丈な金属製の錘
（質量体）であって、アクチュエータ１の先端に平面側
の中央部で固定された半球状の頭部２０と、同じ平面側
の外周部から脚部３の方向へ伸びる中空円筒状の胴部２
１とからなる。この胴部２１は、アクチュエータ１が一
杯に縮んでも脚部３に当接しない長さに形成されてお
り、重心をあまり前方に偏らせることなくウエイト２の
質量を増して、アクチュエータ１による移動を容易にし
ている。また、胴部２１は、アクチュエータ１の大部分
を覆って保護すると同時に、脚部３との間に適当なギャ
ップを開けて、アクチュエータ１の自然放熱を助けてい
る。ただし、胴部２１の内部空間を外部環境から保護隔
離したい場合には、胴部２１と脚部３との間のギャップ
を蛇腹やゴム弾性膜などで気密に連結すれば良い。

【００１５】脚部３は、アクチュエータ１の後端に固定
されたベース部材３０と、これに一端が支持された四本
のクランプ脚３１とからなる。ベース部材３０は、軽合
金製の直方体状の部材であって、クランプ脚３１および
センサ４を支持している。クランプ脚３１はバネ合金製
の針金状の部材であって、一端をベース部材３０に固定
支持され、その他端は後方に伸びて浅い角度で孔の内壁
面Ｗに当接している。四本のクランプ脚３１は、９０度
づつに開いてはおらず、二本一組で後述のセンサ４を挿
んで伸びており、センサ４の近傍で内壁面Ｗに当接し
て、移動体１０を孔の内壁面Ｗに対して支持している。

【００１６】センサ４は、公知の渦電流式の探傷センサ
であって、その主要部はボビンとコイルから構成されて
いる。このセンサ４は、前述のベース部材３１の後端面
の両端部から後方へ突出した金属製のパイプ４３によっ
て支持され、前述の二本一組のクランプ脚３１に挟まれ
る位置に固定保持されている。センサ４のコイルの軸は
孔の内壁面Ｗにほぼ垂直に向き、その検出端面は僅かの
距離をおいて内壁面Ｗに対面している。なお、パイプ４
３の中には、センサ４を駆動しかつ計測信号を伝達する
電線が配設されており、これは孔内を這う図示しない電
線によって孔の外の計測記録装置に接続されている。

【００１７】以上がセンサ４を装備した移動体１０の構
造であり、移動体１０とこれを駆動する印加電圧を供給
する制御手段とで、本実施例の孔内自走検査装置は構成
されている。移動体１０の役目はセンサ４を孔内の適切
な位置に運び、適切な角度および距離でセンサ４を内壁
面Ｗに対向または当接させることである。そのため、前
述のように移動体１０には図示しない電気ケーブルが接
続されていて、孔の外の制御手段および計測記録装置に
つながっている。

【００１８】（実施例１の作用効果）本実施例の孔内自
走検査装置では、制御手段によりアクチュエータ１への
印加電圧を制御し、同アクチュエータ１を緩急をつけて
伸縮する。それによってウエイト２が生じる慣性力と、
脚部３がこれと当接する内壁面Ｗとの間に生じる摩擦力
との差を利用して、少しずつ前進または後退することが
できる。

【００１９】その際、図２に示すように移動体１０が孔
に対して傾いていたり、図３に示すように孔が曲がって
いたりしても、センサ４はクランプ脚３１が当接する内
壁面Ｗの近傍に設けられているので、センサ４と孔の内
壁面Ｗとの間隔は殆ど変化せず、ほぼ一定に保たれる。
その結果、内壁面Ｗ内部を検査する渦電流式の探傷セン
サであるセンサ４の感度を一定に保つことができるとい
う効果を生じる。

【００２０】なお、複数のクランプ脚３１がバネ弾性を
持って孔の内壁面Ｗに当接するので、脚部３を孔内の軸
心付近に安定支持することができ、かつ、孔の内径の変
化にもある程度対応できるようになる。また、脚部３は
単純で信頼性の高い構造になるという効果もある。 （実施例２）本実施例の孔内自走検査装置は、図４に示
すように、クランプ脚３２の先端に渦電流式の探傷セン
サ４が装備されている。

【００２１】ここで、圧電積層アクチュエータ１、ウエ
イト２、脚部３を構成するベース部材３０およびクラン
プ脚３２と、センサ４とで、孔内移動体１０が構成され
ている点では前述の実施例１と同様である。しかし、本
実施例では脚部３とセンサ４の支承構造が異なってい
る。すなわち、脚部３は、正多角柱状の軽合金からなる
ベース部材３０と、その全ての角部分の後端面に穿たれ
た孔にそれぞれ一端が接合固定された複数のクランプ脚
３２とから構成される。各クランプ脚３２は、バネ合金
でできたパイプ状の部材で、その他端にはセンサ４が、
孔の内壁面Ｗに検出端部の当接面を向けて支承されてい
る。孔内においては、各クランプ脚３２の弾性力で軽い
押圧力をもって、全センサ４の当接面は孔の内壁面Ｗに
当接している。

【００２２】したがって、実施例１同様の作動原理で本
実施例の孔内自走検査装置の移動体１０は、前進または
後退して孔内を移動し、センサ４を検査すべき孔の内壁
面Ｗ部分へ当接させることができる。この際、図５に示
すように移動体１０が孔に対して傾いていたり、図６に
示すように孔が曲がっていたりしても、センサ４は内壁
面Ｗに当接したままであるので、センサ４と孔の内壁面
Ｗとの間隔は変化せず一定に保たれる。その結果、渦電
流式の探傷センサ４の感度を一定に保つことができると
いう効果を生じる。

【００２３】また、本実施例では実施例１と同様の効果
を生じるほかに、クランプ脚３２がセンサ４の支持部材
を兼ねるので、構成がよりシンプルになり、軽量高性能
で故障の少ない孔内自走検査装置を提供することができ
るという利点もある。なお、クランプ脚３２をバネ合金
製の板材でできたストリップ（短冊）状の部材で構成
し、バネ定数を下げてより柔軟にセンサ４が支承される
ようにすることもできる。この構成によれば、孔径の変
化に対しより柔軟に対応できる効果がある。この場合、
クランプ脚３２を含む脚部３をアース側とし、各センサ
４からはそれぞれ一本の出力信号線を出して、センサ４
が互いに背向する中心部で一本のケーブルにまとめて、
孔の外の計測記録装置まで導出すると良い。

【００２４】（変形態様）前述の実施例２では、渦電流
式の探傷センサ４が孔の内壁面Ｗと当接する当接面の形
状については敢えて言及しなかった。したがって、通常
のセンサに倣って当接面を平面とするのが常識的である
が、当接面の形状を工夫することによってより一層安定
したセンサ感度を得ることが可能である。

【００２５】すなわち、実施例２のセンサ４は、図７に
示すように、クランプ脚３２に支承されたボビン４２と
ボビン４２に巻き付けられたコイル４１とからなる。コ
イル４１の他端部には、ボビン４２と連接する軟磁性体
からなる部材が当接面４０を形成して、孔の内壁面Ｗに
当接している。ここで、同図に示すように、当接面４０
を凸状の曲面である球面で形成すると、孔に対して孔内
自走検査装置の移動体が傾いた場合にも、当接面４０は
その中央部で内壁面Ｗに当接しつづける。それゆえ、セ
ンサ感度の変化はほとんど無く、より一層安定した計測
を行うことができる。

【００２６】また、図８に示すように、センサ４の先端
中央に、先端が半球状の小突起４４を設けた構成でも、
当接面が凸状の曲面で形成されるので、姿勢変化による
感度の変化はなくなり、安定した計測を行うことができ
る。さらに、図９に示すように、センサ４の先端に設け
た小突起４５の先端が丸くない場合でも、小突起４５の
直径がセンサ４の直径に対して十分小さければ、同様の
効果を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の孔内自走検査装置の構成を示す部分
断面側面図

【図２】孔に対して傾いた実施例１の孔内自走検査装置
を示す側面図

【図３】曲がった孔中の実施例１の孔内自走検査装置を
示す側面図

【図４】実施例２の孔内自走検査装置の構成を示す部分
断面側面図

【図５】孔に対して傾いた実施例２の孔内自走検査装置
を示す側面図

【図６】曲がった孔中の実施例２の孔内自走検査装置を
示す側面図

【図７】孔の内壁面に当接するセンサの一形状を示す側
面図

【図８】孔の内壁面に当接する小突起を有するセンサの
側面図

【図９】孔の内壁面に当接する他の形状の小突起を有す
るセンサの側面図

【図１０】従来技術の孔内自走検査装置の構成を示す部
分断面側面図

【図１１】孔に対して傾いた従来技術の孔内自走検査装
置を示す側面図

【図１２】曲がった孔中の従来技術の孔内自走検査装置
を示す側面図

【符号の説明】

１０：孔内移動体 １：圧電積層アクチュエータ
２：ウエイト ３：脚部 ３０：ベース部材 ３１，３２：クラン
プ脚 ４：センサ ４０：当接面 ４１，４２：小突起
４３：パイプ Ｗ：（孔の）内壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ２１Ｃ 17/003 17/08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加電圧により軸方向へ伸縮可能な圧電
   積層アクチュエータと、 該アクチュエータの軸方向の一端に固定保持されたウエ
   イトと、 該アクチュエータの軸方向の他の一端に固定保持され周
   囲の孔を形成する内壁面に当接する脚部と、 該アクチュエータまたは該脚部に保持され該脚部が当接
   する該内壁面の近傍に設けられたセンサと、 該アクチュエータに制御された波形の印加電圧を供給す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする孔内自走検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記脚部は、前記アクチュエータに固定
   されたベース部材と該ベース部材に一端が支持された複
   数のクランプ脚とからなり、前記センサは、該ベース部
   材から支承され該クランプ脚が当接する該内壁面の近傍
   に配設される請求項１記載の孔内自走検査装置。
3. 【請求項３】 前記脚部は、前記アクチュエータに固定
   されたベース部材と該ベース部材に一端が支持された複
   数のクランプ脚とからなり、前記センサは、該クランプ
   脚の他の一端に支承されている請求項１記載の孔内自走
   検査装置。
4. 【請求項４】 前記脚部は、バネ弾性材料で形成されて
   いる請求項１記載の孔内自走検査装置。
5. 【請求項５】 前記センサは、渦電流式の探傷センサで
   ある請求項１記載の孔内自走検査装置。
6. 【請求項６】 前記センサは、凸状の曲面で形成された
   当接面で前記内壁面に当接する請求項１記載の孔内自走
   検査装置。