特許 5740135 板厚測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740135

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】板厚測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 17/02 20060101AFI20150604BHJP

   G01N 29/26 20060101ALI20150604BHJP

   G01N 29/04 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   G01B17/02 E

   G01N29/26

   G01N29/04

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2010-238792(P2010-238792)

(22)【出願日】2010年10月25日

(65)【公開番号】特開2012-93126(P2012-93126A)

(43)【公開日】2012年5月17日

【審査請求日】2013年7月29日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】593153428

【氏名又は名称】中日本ハイウェイ・エンジニアリング東京株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000134925

【氏名又は名称】株式会社ニチゾウテック

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】遠渡 雅也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敏一

(72)【発明者】

【氏名】古田 久人

【審査官】 目黒 大地

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１９６１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６８６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４４７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０６１２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４７６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０６９７１７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ１７／００−１７／０８

Ｇ０１Ｎ２９／００−２９／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

探触子を保持する走査部と、前記走査部を制御する制御部とを含み、円筒状の鋼管柱の
内周の所望の位置に前記走査部が載置されたとき、前記探触子を用いて前記鋼管柱の板厚
を測定する板厚測定装置であって、
前記走査部に保持された前記探触子を前記鋼管柱の内周の所望の位置に位置させる位置
決め手段と、
前記探触子が前記位置決め手段によって所望の位置に載置されたとき、前記走査部を前
記鋼管柱の内周に沿って移動させる直方体状の移動手段と、
前記探触子の探傷した探傷データを前記制御部へ送信する送信手段とを含み、
前記探触子は前記鋼管柱の内周に接触しながら移動するマグネットローラを有し、
前記移動手段は前記探触子を着脱自在に保持する探触子ホルダを含み、
前記探触子ホルダは、前記探触子を前記移動手段の長手方向に対して交わる軸を中心に回転可能に保持する、板厚測定装置。

【請求項2】

前記移動手段は前記走査部を前記鋼管柱の内周に接触しながら移動するマグネットロー
ラを含む、請求項１に記載の板厚測定装置。

【請求項3】

前記走査部は磁石を含む、請求項１又は２に記載の板厚測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は板厚測定装置に関し、特に、外面から直接計測できない地際および地中の板厚を測定可能な板厚測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

土壌と接触している地際部分の鋼管柱の腐食状態を測定する方法が、たとえば、特開平５−１２６８０４号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、鋼管柱の足場釘固定用の穴から超音波探触子を挿入し、挿入した風船を膨らますことによって、その超音波探触子を鋼管柱内面側に接触させて超音波を用いて測定している。具体的には、超音波探触子を駆動して鋼管柱の鋼板部などに超音波を入力すると同時に、鋼管柱外面側および内面側で多重反射した超音波をその超音波探触子で受信し、受信した超音波から、多重反射した超音波の周期性などを演算し、予め別に求めておいた腐食量と受信した超音波データを比較することにより、減肉厚さ、鋼管柱外面側の劣化状況を求めることで、鋼管柱を掘り起こしたりすることなく、地中部の腐食を測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−１２６８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の鋼管柱の地中部の腐食を測定する方法は上記のように行なわれていた。鋼管柱の周辺を掘削することなく測定はできたが、この方法によれば、探触子が膨らまされた風船で押し付けられ固定されるため、鋼管柱全体の測定をするのに時間がかかるという問題があった。

【0005】

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、鋼管柱の地際および地中部の腐食の程度を容易に測定できる板厚測定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】

【0006】

この発明に係る板厚測定装置は、探触子を保持する走査部と、走査部を制御する制御部とを含み、円筒状の鋼管柱の内周の所望の位置に走査部が載置されたとき、探触子を用いて鋼管柱の板厚を測定する。板厚測定装置では、走査部に保持された探触子を鋼管柱の内周の所望の位置に位置させる位置決め手段と、探触子が位置決め手段によって所望の位置に載置されたとき、走査部を鋼管柱の内周に沿って移動させる移動手段と、探触子の探傷した探傷データを制御部へ送信する送信手段とを含む。

【0007】

好ましくは、移動手段は走査部を鋼管柱の内周に接触しながら移動するマグネットローラを含む。また、探触子も鋼管柱の内周に接触しながら移動するマグネットローラを含んでもよい。

【0009】

走査部は磁石を含んでもよい。

【発明の効果】

【0010】

鋼管柱の内部の所望の位置で探触子が走査部に保持されて移動して測定するため、鋼管柱の所望の部分の測定を容易に行うことができる。

【0011】

その結果、鋼管柱の地際および地中部分の厚さを容易に測定できる板厚測定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明に係る板厚測定装置の要部を示す図である。

【図2】板厚測定装置の要部を示すブロック図である。

【図3】探触子送り込み治具に載置された走査部を示す図である。

【図4】探触子の探傷状態を示す図である。

【図5】探触子を走査部に取付けた状態を示す図である。

【図6】探触子を取付けた走査部を示す図である。

【図7】板厚測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】図７のＳ１５で示す計測処理の内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１はこの実施の形態に係る板厚測定装置の使用状態を示す図（図１（Ａ））と、測定対象である、鋼管柱４２内での板厚測定時の走査部２０の状態を示す、鋼管柱４２を上方向から見た図（図１（Ｂ））であり、図２は板厚測定装置の全体構成を示すブロック図である。

【0014】

図１および図２を参照してこの実施の形態に係る板厚測定装置１０は、土壌と接触している地際部分４１における鋼管柱４２の腐食状態を測定する。なお、地際より下部の測定も可能である。ここでは、鋼管柱４２はたとえば、ガードレールを固定する円筒部材である。板厚測定装置１０は、鋼管柱４２において板厚を測定する探触子１１を着脱自在に保持する走査部（移動手段）２０と走査部２０に接続された制御部３０とを含む。走査部２０は後に説明する探触子送り込み治具で所望の板厚測定位置に位置決めされる。走査部２０と制御部３０とは電送線２５で接続されている。制御部３０から走査部２０へ電源の供給、走査部の制御用信号、走査部からの計測データの送信等はこの電送線２５を介して行なう。

【0015】

制御部３０は走査部を制御する制御器３１と超音波探傷器３２とを含む。超音波探傷器３２は測定結果波形を示すモニタを含む。

【0016】

図１（Ｂ）に示すように、所望の測定位置に載置された走査部２０は、図中矢印Ａで示すように、鋼管柱４２の内面に沿って移動しながら探触子１１を用いて、その地点における板厚を測定する。なお、図１（Ｂ）には円筒部材においてガードレールを固定する固定ボルト４３も示している。

【0017】

図２に示すように、走査部２０は探触子１１を保持する探触子保持部２９と、走査用のモータ２３と、エンコーダ２４と、マグネットローラ２６と、探触子１１を鋼管柱４２に当接する方向に回転させる回転駆動部２８とを含む。

【0018】

探触子保持部２９は、超音波を発射する探触子１１と、探触子１１を鋼管柱４２の内周に正対させるためのマグネットローラ１２と、受信した超音波信号を超音波探傷器３２に送信する送信装置（送信手段）１３とを含む。なお、超音波探傷器３２はメモリカードを内蔵しており、メモリカードを介して測定データが別の場所に設けられたパソコン３３に送られて、そこで、データ解析やグラフ化が行なわれる。

【0019】

図３は探触子送り込み治具（位置決め手段）５０を用いて、走査部２０を鋼管柱４２の内部に送り込む状態を示す図である。なお、図３（Ａ）には鋼管柱４２も示している。また、ここでは、鋼管柱４２の上端部は開口されている状態を示す。図３を参照して、探触子送り込み治具５０は挿入板５１と、挿入板５１の先端部に設けられた走査部保持部５２と、保持部５２とは反対側の挿入板端部に設けられた把手部５３とを含む。走査部２０は走査部保持部５２によって保持されて、ユーザが把持部５３で治具５０を把持して鋼管柱４２の所望の高さまで下ろす。なお、探触子送り込み治具５０は走査部２０を保持して所望の高さまで下ろすときに、固定ボルト４３と鋼管柱４２との隙間を問題なく通過できる寸法となっていることから、ガードレールを取外さなくても測定でき、作業時間の短縮が可能である。また、測定装置の小型化を図っていることから、小口径の鋼管の板厚測定ができる。

【0020】

次に板厚測定装置１０を用いた具体的な測定方法について説明する。図４は鋼管柱４２の板厚を測定している状態を示す図であり、図１（Ｂ）に示した走査部２０が鋼管柱４２の内面に位置している状態を示す断面図である。図４に示すように、鋼管柱４２に、図示の無い磁石で当接した走査部２０は探触子１１を保持する。探触子１１はアレイ式の探触子であり、鋼管柱４２の一定の幅ｗを同時に測定可能である。但し、単一の探触子での測定も可能である。走査部２０を図４において矢印で示す円周方向に走査させて、探触子１１によって鋼管柱４２を探傷することによって地際等の所望の位置における鋼管柱４２の板厚を容易に測定可能である。

【0021】

図５は走査部２０の概要を示す模式図である。図５（Ａ）は走査部２０の全体の概要を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）において、矢印Ｂ−Ｂで示す部分の概略矢視図である。図５を参照して、走査部２０は中央部に探触子１１を着脱自在に保持する探触子保持部２９を有する全体が直方体状である。走査部２０は短辺側から見ると、矩形部分とその下部に設けられた矩形部分の一辺を共通とする台形状の部分とからなり、この台形状の部分の短辺と斜辺との交点部分に駆動部としての、マグネットローラ２６が設けられている。マグネットローラ２６は、走査部２０の長手方向の両端部にそれぞれ一対設けられている。

【0022】

マグネットローラ２６ａ〜２６ｄは磁性を有するローラであり、鋼管柱４２のような磁性体に吸着しながらマグネットローラ２６ａ〜２６ｄが回転することにより磁性体に沿って移動する。マグネットローラは走査部２０の長手方向の一方側と他方側とに設けられているため、全部で４個のマグネットローラが設けられている。

【0023】

マグネットローラの回転軸は走行装置２３の長手方向に沿った方向であり、それによって、図５（Ｂ）において、矢印Ｂ−Ｂで示す方向に円弧に沿って移動可能である。

【0024】

図５（Ａ）に示すように、探触子ホルダ２１は探触子１１を保持する探触子保持部２９を収容する。探触子保持部２９は直方体状であり、長手方向の両端部において、それぞれ一対のマグネットローラ１２ａ〜１２ｄが設けられている。マグネットローラ１２ａ〜１２ｄの回転軸は、走査部２０のマグネットローラ２６ａ〜２６ｄの回転軸と同じ方向である。図５（Ｂ）に示すように、走査部２０の短辺側から見たとき、探触子保持部２９のマグネットローラ１２ａ〜１２ｄは走査部２０のマグネットローラ２６ａ〜２６ｄに挟まれてその下部に位置し、それによって、探触子保持部２９のマグネットローラ１２ａ〜１２ｄと走査部２０のマグネットローラ２６ａ〜２６ｄとは同じ円弧上（すなわち、鋼管柱４２の内周面）を移動可能である。

【0025】

また、探触子ホルダ２１は直方体状の探触子保持部２９をその長手方向の対向する２面で収納可能な対向する壁面２１ａと、それぞれの壁面２１ａの中央部に設けられた円筒形状の突起部２１ｂとを含む。探触子保持部２９はその長手方向の対向する２面のそれぞれに、突起部２１ｂに係合して突起部２１ｂの回転に応じて回転する円筒状の係合凹部１４を有している。走査部２０は突起部２１ｂを回転駆動するための回転駆動部２８（図２参照）を有し、それによって、探触子保持部２９は走査部２０に対して図５（Ａ）において矢印Ｃで示す方向に回転可能である。

【0026】

すなわち、探触子１１は走査部２０が鋼管柱４２の内周面に沿って円周方向に移動しながら、走査部２０の長手方向の中央部を回転中心として鋼管柱４２に当接、または、離隔する方向に回転可能である。

【0027】

なお、図５（Ａ）に示すように、走査部２０の長手方向の両端部には磁石２２ａ，２２ｂが設けられている。なお、この磁石２２ａ，２２ｂはマグネットローラ２６ａ〜２６ｄが設けられている側に設けられている。これによって、走査部２０はより安定して鋼管柱４２の内周面に保持される。

【0028】

次に、走査部２０の詳細について説明する。図６（Ａ）は走査部２０の平面図（図６（Ｂ）においてＶＩＡ-ＶＩＡで示す部分の矢視図）であり、図６（Ｂ）はその側面図（図６（Ａ）においてＶＩＢ-ＶＩＢで示す部分の矢視図）である。図６を参照して、平面図において矩形状を有する探触子ホルダ２１は、走査部２０に設けられた取付けノブ２８ａ〜２８ｄによって走査部２０に取り付けられている。取付けノブ２８ａ〜２８ｄは矩形状を有する探触子ホルダ２１をその四隅で保持している。

【0029】

また、探触子保持部２９のほぼ中央部には測定時に必要な接触媒質（ここでは水）を供給する接触媒質供給口２７が設けられている。

【0030】

次に、この実施の形態に係る板厚測定装置１０の動作について説明する。図７はこの実施の形態における板厚測定装置の動作を示すフローチャートである。図７を参照して、まず事前準備を行なう（ステップＳ１１，以下、ステップを省略する）。具体的には、板厚測定装置を構成する部材である、探触子１１、走査部２０、超音波探傷器３２、探触子送り込み治具５０、板厚測定装置の較正を行なうための、所定の厚みを有する調整用試験片等をそろえる。

【0031】

次に、探触子１１を探触子保持部２９にセットし、調整用試験片を用いて、板厚測定装置を較正する（Ｓ１２）。走査部２０に探触子保持部２９を取付ける（Ｓ１３）。探触子１１が保持された走査部２０を探触子送り込み治具５０を用いて鋼管柱４２内に送り込む（Ｓ１４）。所定の高さまで送り込んだら走査部２０を自走させて鋼管柱内周面に正対させ、その後、走査部２０を所定の開始位置に移動させることによって鋼管柱４２の板厚の計測を開始する（Ｓ１５）。計測が終了すれば走査部２０を回収する（Ｓ１６）。その後、測定すべき別の鋼管柱に移動する（Ｓ１７）。これを全ての鋼管柱について実行する。全ての鋼管柱について計測が完了すれば後作業を行なう（Ｓ１８）。後作業が終了後、事務所等でパソコンを用いて計測結果を解析する（Ｓ１９）。

【0032】

次に図７において、Ｓ１５で示した計測処理について説明する。図８はこの計測処理の内容を示すフローチャートである。この処理は、制御部３０の有する制御器３１（具体的には制御器の有するＣＰＵ）が行なう動作である。

【0033】

図８を参照して、ここでは、まず走査部２０を探触子送り込み治具５０の上から鋼管柱４２の内周に沿って移動させる（Ｓ１５１）。走査部２０が鋼管柱内を３６０°移動したか、すなわち、鋼管柱４２内を一周したか否かを判断する（Ｓ１５２）。一周したら（Ｓ１５２でＹＥＳ）、適切な探傷データが得られているか否かを判断して処理を終了する（Ｓ１５３）。これは、鋼管柱４２の内周面に異物等が堆積したり、塗装時において塗料が一部に堆積して、走査部２０（探触子１１）が鋼管柱４２の内周面に密着できないことが起こりうるためである。Ｓ１５２で一周していなかったり（Ｓ１５２でＮＯ）、Ｓ１５３で適切な探傷データが得られていないときは（Ｓ１５３でＮＯ）、Ｓ１５１に戻って走査部２０を移動させる。

【0034】

なお、上記実施の形態においては、探触子送り込み治具で所望の位置に走査部を載置する場合について説明したが、これに限らず、鋼管柱の上端部の開口に走査部をセットし、そこから所望の探傷位置まで制御部の制御によって移動させるようにしてもよい。なお、この場合は、マグネットローラの軸方向は任意の方向に回転可能とするのが好ましい。

【0035】

また、円周方向のみでなく、鋼管柱の軸方向に走査して軸方向に板厚を測定してもよい。

【0036】

また、上記実施の形態においては、走査部のみならず、探触子にもマグネットローラを設けたが、探触子にはマグネットローラを設けなくてもよい。

【0037】

また、上記実施の形態においては、走査部に磁石を設けた場合について説明したが、これに限らず、磁石を設けなくてもよい。

【0038】

また、上記実施の形態においては、探触子と制御部との交信は有線で行なう場合について説明したが、これに限らず、無線で行なってもよい。

【0039】

図面を参照してこの発明の一実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0040】

この発明に係る板厚測定装置は、鋼管柱の内部の所定の位置で走査部に保持された探触子が円周方向に移動して測定するため、鋼管柱の所望の部分の測定が容易に行うことができる板厚測定装置として有利に利用される。

【符号の説明】

【0041】

１０ 板厚測定装置、１１ 探触子、１２，２６ マグネットローラ、２０ 走査部、２１ 探触子ホルダ、２２ 磁石、２３ モータ、２４ エンコーダ、２５ 電送線、２７ 接触媒質供給口、２９ 探触子保持部、３０ 制御部、３１ 制御器、３２ 超音波探傷器、３３ パソコン、４１地際部分、４２ 鋼管柱、５０ 探触子送り込み治具。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】