JPH0623741B2 - 自動非破壊検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えば圧力容器、貯蔵タンクなどの側面や
底面の壁に沿って走行しつつ、この壁の構成材料の傷の
有無や厚さを自動的に検知しあるいは測定するための自
動非破壊検査装置に関する。

［従来の技術］ 圧力容器などにおいては、使用に伴う減厚や内部の傷の
発生を検知して、早期に対策を採ることが必要とされ
る。そのような非破壊検査法としては、被測定材料に前
面から内部に超音波を発信し、後面または内部の傷から
のエコーを受信して、厚さや傷の有無を検知する超音波
探傷器や渦流探傷器などが使用される。このような非破
壊探傷器は、超音波探触子等のセンサを被測定材料にで
きるだけ密着させて行う必要があり、従来は人手によっ
て行っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、圧力容器等の垂直壁や底面壁に沿って探
触子を押し付けつつ移動するのは、高所作業となった
り、足場が悪くなって危険でかつ時間のかかる作業であ
り、能率が悪く、また、そのような悪条件で行われるこ
ともあり、測定精度も良くなかった。特に、原子力発電
所で用いられる圧力容器のように、人体に有害な環境下
での作業となる場合もあり、無人化装置の開発が望まれ
ていた。そこで、これらの壁面に沿って走行する牽引装
置に探触子を押圧しながら搬送させる方法が考えられ
る。このような牽引装置は、通常、装置を壁面に吸着さ
せる吸着機構と、壁面に沿って移動する走行機構とから
構成されており、吸着機構としては、磁力を応用するも
の、真空を利用するものなどがある。しかし、このよう
な牽引装置に直接探傷器を載置しても、被測定面の凹凸
や湾曲によって、探傷器と被測定面との密着性が不充分
となり、良好な測定値が得られないという問題点があっ
た。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような問題点を解決するために、この発明は、壁
面に吸着しつつ走行する牽引装置に固定されるフレーム
と、このフレームに回動自在に枢着されたアームと、こ
のアームの自由端に枢着された台車と、上記台車に取り
付けられ、台車の走行に伴い壁面に沿って転動または摺
動する探触子とを設け、上記フレームと上記台車または
アームの間に、上記台車を壁面に対して押圧する弾性部
材を設け、前記アームの回動角度を所定範囲に規制する
ストッパを設けたものである。

［作用］ このような自動非破壊検査装置においては、台車が弾性
部材により押圧されるので、壁面が傾斜していたり、あ
るいは底面の下側のように重力が逆に働く場合でも、台
車が壁面から離れず、例えば、車輪状の超音波探触子が
常に壁面に接触し、壁面の凹凸にも追従する。アームの
回動角度を適当なストッパによって所定範囲に規制する
ことによって弾性部材の伸縮幅を規制することにより、
台車からフレームすなわち牽引装置にかかる反力を一定
の範囲の値に抑え、この反力が牽引装置の吸着能力を越
えて牽引装置が壁面から離れることが防がれる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を第１図ないし第５図により
説明する。

これらの図において、１は牽引装置であり、環状の側壁
２と天板３が一体に形成されてなる被覆体４と、この被
覆体４の内部を排気して該被覆体４を壁面に吸着させる
真空発生機５と、天板３の下面に突設された軸受６に支
持され、上記真空発生機５のモータ（図示略）によって
駆動されて壁面に当接しつつ回転し、上記被覆体４を壁
面に沿って移動させる駆動輪７とを備えており、ある程
度の平坦度を有する壁面であればどのような傾斜度であ
っても吸着して走行することが可能である。上記側壁２
の内側には、ゴム等の弾性材料からなり、側壁２と壁面
との間の間隙をシールする環状のシール部材８がコイル
スプリング９により壁面に押圧されて配設されている。
なお、この牽引装置１においては、吸着が強すぎると走
行が難しくなり、吸着が弱いと負荷荷重に耐えられずに
落下や滑りを生じてしまうので、被覆体４の内部の気圧
を検出する検出器（図示略）を設け、負荷に応じた設定
値を予め設定しておき、この検出値が設定値に一致する
ように操作盤１０内の制御装置（図示略）において制御
している。また、この牽引装置１には、この他に走行距
離、速度、傾斜角度等を検出する検知器が設けられてい
る。なお、被覆体４の高さ（天板と壁面の距離）は、壁
面が平坦な場合には一定である（駆動輪７の取付位置に
よって決まる）。

次に、この発明にかかる自動非破壊検査装置について述
べる。図中２１は、上記牽引装置１の後部側面にボルト
（図示略）により固定される平面視でほぼＵ字状をなす
フレームであり、このフレーム２１は、一対の側板２３
を連結部材２４と天板２５で連結して構成され、連結部
材２４の両端には上記ボルトを挿通するボルト孔２６が
形成され、また、側板２３の前側には両側部に突出する
一対の枢軸２７が設けられ、これらの枢軸２７には、軸
受２８を介して支持アーム２９がそれぞれ枢着されてい
る。そしてこれらの支持アーム２９の自由端は、台車３
０のほぼ中央両側部に突設された枢軸３１に軸受３２を
介して枢着されている。

この台車３０は、一対の側板３３を天板３４及び連結部
材３５，３６，３７で連結した構造とされ、１つの前輪
（フレーム２１側の車輪）３９と左右一対の後輪４０，
４０とが設けられ、台車３０の前側の本体部４１には、
超音波探触子４２が装着されている。この超音波探触子
４２は、ドラム状の探触子本体４３の周りに弾性体４４
が配されており、この探触子４２の軸を、台車３０の側
板３３の内側に設けられた軸受４５に回動自在に支持さ
れ、上記弾性体４４の内部には液体が封入されている。
この液体は、超音波を伝達するとともに、適当な圧力が
かけられており、転動の際に弾性変形して壁面と探触子
４２の枢軸との間の距離を一定に保つようになってい
る。この探触子４２は、台車３０の走行に伴い、被測定
面に当接して転動しつつ超音波を発受信し、このデータ
を集合ケーブル４６を介して制御ユニット４７に送り、
被測定材料の厚さや傷の有無を計算し、結果をＣＲＴ４
８あるいはベンレコーダ４９により表示し、また、ビデ
オレコーダ５０に記録するように構成されている。探触
子４２の直前には、台車３０の天板３５から下垂して設
けられた取付部材５１に取り付けられた噴水ノズル５２
が被測定面に対向して設けられ、このノズル５２には給
水装置５３に連結されたホース５４が接続されて、被測
定面と探触子４２の間に、超音波を伝える媒体である水
を放出するようになっている。

上記フレーム２１の後端両側面には、下端が折り曲げら
れて断面Ｌ字状に形成された取付部材６１がそれぞれ固
設され、一方、上記支持アーム２９の中央には、ほぼ同
じ形状の取付部材６２が、上記のフレーム２１側の取付
部材とは上下逆に取り付けられている。そして、これら
の取付部材の折曲部６１ａ，６２ａの間にはそれぞれコ
イルスプリング６３が張設され、これらの折曲部６１
ａ，６２ａを互いに近付く方向に付勢して、フレーム２
１に対して台車３０を下方に押圧するようになってい
る。また、上記前輪３９は、台車３０の前側に固設され
た断面Ｌ字状の取付部材６４の突出部６４ａの下面に取
り付けられており、この突出部６４ａの上面にはピン６
５が突設され、突出部６４ａ上面と上記フレーム２１の
下面との間には、両者を離間する方向に付勢するコイル
スプリング６６が上記ピン６５の周囲に配設されてい
る。また、台車３０の側板３３の枢軸３１よりやや前側
位置には、上記支持アーム２９を挿通させる貫通孔６７
が形成されたストッパ６８が突設されており、この貫通
孔６７は上記支持アーム２９に対して上下に遊びを有し
て形成され、この遊び以上の支持アーム２９の上下動を
規制している。

なお、上記牽引装置１には、牽引装置１の走行方向を照
明する照明装置７１と、この照明された部分を撮影する
ＩＴＶ（工業用テレビ）カメラ７２とが設けられ、ま
た、フレーム２１には深傷部分を同様に照明して撮影す
る照明装置７３とＩＴＶカメラ７４とが設備され、これ
らの像はモニター７５において映像化される。上記の牽
引装置１の駆動制御信号用ケーブル、ＩＴＶカメラ７
２，７４の像の送信用あるいはカメラ７２，７４のハン
ドリング用信号の送信用ケーブル、及び探触子４２の測
定用媒体である水を送るホース５４は、一緒に束ねられ
て集合ケーブル４６とされ、牽引装置１に引きずられて
移動するようになっている。

次に、上記のように構成された超音波探傷装置の作用に
ついて述べる。稼働に先だって、負荷である超音波探触
子４２、台車３０及びフレーム２１その他の重量と、弾
性部材（コイルスプリング）から牽引装置１にかかる反
力の最大値を計算し、その負荷において図示するように
底板下面を走行する場合でも落下しないように、操作盤
１０内の制御装置に、被覆体４内の制御気圧値を設定し
ておく。牽引装置１の操作は、人間が直接視認できると
ころは目視により、また、例えば、原子力発電用圧力容
器のように人が入れない場合には、適当な場所に予め設
置したＩＴＶカメラ７６の画像、または、牽引装置１に
取り付けられたＩＴＶカメラ７２の画像をモニター７
５，７７により判断して行う。

牽引装置１が壁面Ｗに沿って走行すると、フレーム２１
に枢着された支持アーム２９が台車３０を牽引する。こ
のとき、前側のコイルスプリング６６がフレーム２１に
対し取付部材６４を下に押圧し、また、支持アーム２９
に取り付けられた取付部材６２とフレーム２１に固着さ
れた取付部材６１との間に張設されたコイルスプリング
６３が支持アーム２９を壁面Ｗに対して押圧し、支持ア
ーム２９は枢軸３１を介して台車３０を押圧するので、
台車３０は前後３点でフレーム２１から押圧される。壁
面が進行方向に沿って直線的であるときは、第３図に示
すように前輪３９、探触子本体４４及び後輪４０が全て
壁面に接触する状態になる。一方、容器の側壁と底板の
境界部外面のような凸面を走行する場合には、台車３０
は枢軸３１を中心に回動して姿勢を変える。このとき、
凸面の曲率中心の位置に応じて、後輪４０と探触子４
２、前輪３９は常に壁面に接触していることになる。一
方、容器の内面のような凹面を走行する場合には、常に
前輪３９と後輪４０が壁面に接触するので、探触子４２
は壁面から離れる可能性があるが、その曲率がある限度
を越えないうちは探触子４２の弾性変形により壁面との
接触を保つようにされている。このような曲面走行にお
いては、いずれの場合も、台車３０が枢軸３１を中心に
回動し、支持アーム２９の傾斜角度が変化し、その角度
変化が一定以上になると、支持アーム２９がストッパ６
８の貫通孔６７に当接するので、それ以上の変化が阻止
される。それにより、弾性部材６３，６６が過大に変形
して、牽引装置１自体の吸引力を越えるような反力が作
用するのを防いでいる。特に、凹面走行の場合は、牽引
装置１自体が被覆体４と壁面とのシール漏れが起きやす
く、また、台車３０の姿勢変化も反力を大きくする方向
に働くので、貫通孔６７の遊びもその方向には小さくさ
れている。

なお、この発明の実施は上記の例に限られるものではな
く、例えば、探触子の種類や構造は適宜変更されてよ
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように、この発明は、壁面に吸着しつつ走
行する牽引装置に固定されるフレームと、このフレーム
に回動自在に枢着されたアームと、このアームの自由端
に枢着された台車と、上記台車に取り付けられ、台車の
走行に伴い壁面に沿って転動または摺動する探触子とを
設け、上記フレームと上記台車またはアームの間に、上
記台車を壁面に対して押圧する弾性部材を設けた構成で
あるので、壁面の傾斜度のいかんにかかわらず探触子を
壁面に密着させ、円滑に走行させて、良好な自動測定を
行わせる。従って、従来、人間が行ってきた、高所の、
足場が悪い場所での測定作業を、能率良く、かつ高い精
度で行わしめ、また、原子力発電用容器などの人間の健
康に悪い環境においても無人化した測定作業を行えると
いう優れた効果を奏する。加えて、アームの回転角度を
ストッパによって所定範囲に規制しているので、弾性部
材が過剰に変形して牽引装置に大きな反力を与えること
がなく、したがって、牽引装置の吸着が不良となって壁
面から離れることが防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の全体を示す図、第２図は
探傷装置の正面図、第３図はその平面図、第４図は牽引
装置の断面図、第５図は測定の状況を示す図である。 １……牽引装置、２９……支持アーム、 ３０……台車、４２……超音波探触子、 ６３，６６……コイルスプリング（弾性部材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海老沢 雅紀 神奈川県横浜市港北区大曽根３−２−４ (56)参考文献 実公 昭46−16316（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】壁面に吸着しつつ走行する牽引装置に固定
   されるフレームと、このフレームに回動自在に枢着され
   た支持アームと、この支持アームの自由端に枢着された
   台車と、上記台車に取り付けられ、台車の走行に伴い壁
   面に沿って転動または摺動する探触子とを備え、上記フ
   レームと上記台車またはアームの間には、上記台車を壁
   面に対して押圧する弾性部材が設けられ、前記アーム
   は、ストッパによって回動角度が所定範囲に規制されて
   いることを特徴とする自動非破壊検査装置。