特開 2022-143800 非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法。

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022143800

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法。

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20220926BHJP

   G01D 5/20 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 101F

G01D5/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044513

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000113517

【氏名又は名称】ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣポリウレタン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002424

【氏名又は名称】ケー・ティー・アンド・エス弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 真和

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 健

【テーマコード（参考）】

2F063

2F077

【Ｆターム（参考）】

2F063AA02

2F063BB05

2F063DA02

2F063DA05

2F077FF31

2F077VV02

(57)【要約】

【課題】非金属部材を破壊せず検査可能な非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法を提供する。
【解決手段】非金属部材の厚さ判別装置１は、金属部材Ｍの表面に形成された非金属部材Ｎの厚さ判別装置１であって、非金属部材Ｎの表面に接触可能であり、金属部材Ｍの表面までの距離を検知する検知部２と、距離の情報を通知する通知部４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属部材の表面に形成された非金属部材の厚さ判別装置であって、
前記非金属部材の表面に接触可能であり、前記金属部材の表面までの距離を検知する検知部と、
前記距離の情報を通知する通知部と、
を備える非金属部材の厚さ判別装置。

【請求項2】

前記検知部の感度を調整する調整部をさらに備える、
請求項１に記載の非金属部材の厚さ判別装置。

【請求項3】

前記検知部は磁力によって前記金属部材を検知するセンサであり、前記調整部は前記磁力の出力を調整することによって、前記感度を調整する、
請求項２に記載の非金属部材の厚さ判別装置。

【請求項4】

前記通知部が設けられる筐体と、
前記筐体に設けられ、ユーザが前記筐体を保持可能なグリップと、
をさらに備え、
前記検知部は、前記筐体の一方側の面に配置され、
前記グリップは、前記筐体を挟んで反対側の面に配置され、
前記グリップは、前記検知部底面の中央部に相対する位置から延びる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の非金属部材の厚さ判別装置。

【請求項5】

金属部材の表面までの距離を検知する検知部と、前記距離の情報を通知する通知部と、を備える判別装置を用意する工程と、
前記検知部を、前記金属部材の表面に形成された非金属部材のうち前記金属部材と反対側の面に対して接触させ、前記通知部からの通知を確認し、前記非金属部材の厚さを判別する工程と、
を含む非金属部材の厚さ判別方法。

【請求項6】

前記金属部材の表面に非金属部材のテストプレートをセットし、
前記テストプレートの前記金属部材と反対側に前記検知部を接触させて、前記通知部からの通知を確認し、前記検知部の感度を調整する工程を含む、
請求項５に記載の非金属部材の厚さ判別方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ピンを用いて非金属部材の厚さを判別する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の非金属部材の厚さ判別方法では、長さの異なるピンをウレタンフォームに差し込み、差し込んだピンの長さを読み取ることによって、ウレタンフォームの厚さを判別する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１９７０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のピンを用いた非金属部材の厚さ判別方法の場合、非金属部材をピンによって破壊する破壊検査である。破壊検査は、検査後に破壊箇所の修復を要する場合もある。

【0005】

本開示の課題は、非金属部材を破壊せず検査可能な非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る非金属部材の厚さ判別装置は、金属部材の表面に形成された非金属部材の厚さ判別装置であって、非金属部材の表面に接触可能であり、金属部材の表面までの距離を検知する検知部と、距離の情報を通知する通知部と、を備える。

【0007】

本開示に係る非金属部材の厚さ判別方法は、金属部材の表面までの距離を検知する検知部と、距離の情報を通知する通知部と、を備える判別装置を用意する工程と、検知部を、金属部材の表面に形成された非金属部材のうち金属部材と反対側の面に対して接触させ、通知部からの通知を確認し、非金属部材の厚さを判別する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、非金属部材を破壊せず検査可能な非金属部材の厚さ判別装置および非金属部材の厚さ判別方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ） 本開示の実施形態による判別装置の外観前面図。

【図1】（ｂ） 本開示の実施形態による判別装置の外観側面図。

【図1】（ｃ） 本開示の実施形態による判別装置の外観後面図。

【図2】本開示の実施形態による判別装置のシステム図。

【図3】本開示の実施形態による判別方法を使用するタンクの図。

【図4】本開示の実施形態による判別方法の手順の一例を示すフローチャート。

【図5】本開示の実施形態によるテストプレートの図。

【図6】本開示の実施形態による検知部と金属部材の距離に応じた発振波形の振幅、および制御信号の発信タイミングを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施形態に係る非金属部材Ｎの厚さ判別装置１について図面を参照しながら説明する。

【0011】

図１および図２に示すように、判別装置１は、検知部２と、通知部４と、調整部６と、筐体８と、グリップ１０と、バッテリ１２と、コイル１４と、主回路１６と、を備える。本実施形態の判別装置１は、図３に示す、液化天然ガスを貯蔵するタンクＧに使用されるウレタンフォームの厚さを測定する際に用いる。タンクＧは、金属部材Ｍで形成される内壁２０と、内壁２０と間隔をあけて設けられる金属部材Ｍで形成される外壁２２と、を有する。外壁２２の内側表面には、非金属部材Ｎであるウレタンフォームによって形成されたウレタンフォーム層２４が設けられる。ウレタンフォーム層２４は、液化天然ガスが内壁２０から漏液した場合に、外壁２２などの構造物をサーマルショックから保護する冷熱抵抗緩和部として機能する。

【0012】

このようなウレタンフォーム層２４は、冷熱抵抗緩和効果を維持するために厚さが所定以下とならないように管理することが好ましい。さらに、このようなウレタンフォーム層２４は、亀裂等が発生しないように管理することが好ましい。したがって、ピンを用いてウレタンフォーム層２４の厚さを管理した場合、破壊部分の修復を要する場合もある。

【0013】

図２の判別装置１のシステム図は、金属部材Ｍの表面に非金属部材Ｎを積層した構造物に対して、検知部２を接触させた状態である。図２に示すように、検知部２は、非金属部材に接触可能であり、金属部材Ｍの表面までの距離を検知する。検知部２は磁力によって金属部材Ｍを検知するセンサであってもよい。本実施形態では、検知部２は、高周波磁界を利用し、金属部材Ｍまでの距離を測定する渦電流式変位センサである。このような渦電流式変位センサでは、センサヘッドハウジング２ａ（図１参照）の内部にコイル１４を含む。コイル１４は、主回路１６と電気的に接続される。主回路１６は、バッテリ１２に電気的に接続される。本実施形態では、バッテリ１２は、筐体８から延びる接続コードによって接続され筐体８の外部に設けられる。しかし、バッテリ１２は、筐体８と一体であってもよい。

【0014】

主回路１６は、発振回路と、検波回路と、制御出力回路と、を含む。発振回路は電流をコイル１４に流すことによって、高周波磁界を発生させる。コイル１４が高周波磁界を発生すると、検知部２に近づく金属部材Ｍの表面に渦電流を発生させる。この渦電流によって、コイル１４のインピーダンスが変化する。インピーダンスは、検知部２が金属部材Ｍに近づくほど小さくなる。検波回路は、発振回路の発振波形の振幅が、予め設定されている発振波形の振幅（以下、所定の振幅と明細書に記す）となったことを検出する。本実施形態では、所定の振幅は、発振が停止する振幅である。具体的には、図６に示すように、検知部２が金属部材Ｍに近づくにつれて、インピーダンスが小さくなり、発振回路の発振波形の振幅が小さくなる。制御出力回路は、最終的に検波回路によって発振回路の発振波形が、所定の振幅となる距離まで（本実施形態では、発振が停止する距離まで）検知部２と金属部材Ｍが近づいた場合（図６の２点鎖線参照）、制御信号を発信する。

【0015】

通知部４は、検知部２から金属部材Ｍまでの距離の情報を、判別装置１を使用するユーザに通知する。通知部４は、主回路１６と電気的に接続される。本実施形態では、通知部４は、例えば赤色のランプである。通知部４は、金属部材Ｍと検知部２の距離が所定距離よりも近づき制御信号が発信された場合、制御信号を受信し点灯する。これによって、通知部４は、金属部材Ｍが検知部２に対して所定距離よりも近づいたときに点灯し、判別装置１を使用するユーザに距離の情報を通知する。なお、通知部４は、検波回路によって検出される発振回路の発振波形が、所定の振幅となった場合（本実施形態では発振が継続している場合）に点灯するランプであってもよい。すなわち、制御出力回路は、発振回路の発振波形が所定の振幅となった場合（本実施形態では発振が継続している場合）、制御信号を出力してもよい。これによって、金属部材Ｍが検知部２に対して所定距離以上の場合にランプを点灯できる。その他、通知部４は、検知部２から金属部材Ｍまでの距離を、ランプ以外の通知方法によって判別装置１を使用するユーザに通知してもよい。例えば、通知部４は、音や、振動などによって判別装置１を使用するユーザに距離の情報を通知してもよい。

【0016】

調整部６は、検知部２の感度を調整する。調整部６はコイル１４に流れる電流値を調整することによって高周波磁界（磁力）の出力を調整し、感度を調整してもよい。具体的には、調整部６は、主回路１６と接続され、コイル１４に流れる電流を増幅する増幅器であってもよい。本実施形態では、調整部６は、例えばダイヤル式の増幅器である。図６に示すように、調整部６は、ダイヤルを一方に回転させるとコイル１４に流れる電流を大きくしてもよい。調整部６は、ダイヤルを他方に回転させるとコイル１４に流れる電流を小さくしてもよい。

【0017】

図１（ａ）から図１（ｃ）に示すように、筐体８には、少なくとも、電源スイッチＰと、通知部４と、が設けられる。本実施形態では、筐体８には、さらに調整部６が設けられる。筐体８は、前面８ａ、側面８ｂ、および後面８ｃ、を含む内部が空洞の直方体形状である。筐体８は、樹脂材料またはアルミニウム、鉄などの金属材料によって形成される。しかし、筐体８の形状や材料は、他のものであってもよい。また、本実施形態では、電源スイッチＰは、電源がオンされるとランプが点灯するランプ付スイッチである。

【0018】

図１（ａ）に示すように、筐体８の前面８ａには、検知部２のセンサヘッドハウジング２ａが配置される。本実施形態では、センサヘッドハウジング２ａは円柱形状である。しかし、センサヘッドハウジング２ａは、非金属部材Ｎと接触可能であれば直方体形状などの他の形状であってもよい。筐体８の側面８ｂには、電源スイッチＰと、通知部４と、調整部６が並んで配置されてもよい。筐体８の後面８ｃには、グリップ１０が配置される。

【0019】

図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、グリップ１０は、判別装置１のユーザが筐体８を保持するための部材である。例えば、図３のタンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さを判別する場合、判別装置１のユーザはグリップ１０を握り、ウレタンフォーム層２４に検知部２のセンサヘッドハウジング２ａを接触させることによって検査をする。したがって、グリップ１０は検知部２の位置を操作しやすい方が好ましい。

【0020】

本実施形態では、検知部２のセンサヘッドハウジング２ａが筐体８の一方面に配置され、グリップ１０は、筐体８を挟んで反対側の面である後面８ｃに配置される。グリップ１０は、検知部２のセンサヘッドハウジング２ａの底面（後面８ｃ側の面）の中央部に相対する位置から延びる。例えば、センサヘッドハウジング２ａが円柱形状の場合、グリップ１０は後面８ｃのうち、円柱形状の底面の中心近傍に対応する位置から延びる。例えば、センサヘッドハウジング２ａが直方体形状の場合、グリップ１０は後面８ｃのうち、直方体形状の底面の対角線の交点近傍に対応する位置から延びる。これによって、ユーザは検知部２の位置を操作しやすく、検査をしやすい。

【0021】

次に判別装置１を用いて非金属部材の厚さを判別する手順（工程）について、図４を用いて説明する。以下の手順を行うユーザは共通してもよく、異なってもよい。なお、本実施形態では、図３に示すタンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さ判別を行う例を用いて説明する。

【0022】

まず、ユーザは、第１テストプレートを用意する（ステップＳ１）。図５に示すように、本実施形態ではテストプレートは、例えば、非金属部材Ｎであるポリアセタールなどの樹脂と、鉄などの金属部材Ｍを積層したプレートを樹脂ボルト２６によって締結したプレートである。本実施形態では、第１テストプレートの非金属部材Ｎの厚さは、例えば、５０ｍｍである。テストプレートに使用する非金属部材Ｎは、例えばタンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さと材料を模擬する材料であればよい。

【0023】

次に、ユーザは、判別装置１の電源をいれ（ステップＳ２）、電源スイッチＰのランプが点灯したことを確認し、判別装置１が作動する状態であることを確認する。ユーザは、第１テストプレートの非金属部材Ｎの表面に検知部２のセンサヘッドハウジング２ａの頂面２ｂ（図１（ｂ）参照）を接触させることによって金属部材Ｍまでの距離を測定する（ステップＳ３）。ユーザは、通知部４のランプが点灯したか否か確認する（ステップＳ４）。ユーザは、通知部４のランプが点灯した場合（ステップＳ４ ＹＥＳ）、第２テストプレートを用意する（ステップＳ５）。

【0024】

第２テストプレートの金属部材Ｍおよび非金属部材Ｎの材料は、第１テストプレートと同じである。しかし、第２テストプレートの非金属部材Ｎの厚さは、第１テストプレートの非金属部材Ｎの厚さよりもわずかに大きい。例えば、第１テストプレートの非金属部材Ｎの厚さが５０ｍｍの場合、第１テストプレートの非金属部材Ｎの厚さは５１ｍｍ以上かつ５２ｍｍ以下である。ユーザは、第２テストプレートの非金属部材Ｎの表面に検知部２のセンサヘッドハウジング２ａの頂面２ｂを接触させることによって金属部材Ｍまでの距離を測定する（ステップＳ７）。

【0025】

ユーザは、このような第２テストプレートを用いて、判別装置１が金属部材Ｍから所定距離以内の場合にランプが点灯するか否か確認する。例えば、第１テストプレートにおける測定と第２テストプレートにおける測定の両方において、ランプが点灯したとする。このような場合、判別装置１は、タンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さの測定においても５０ｍｍであっても５１ｍｍであってもランプが点灯する。このような状況は、ウレタンフォーム層２４が５０ｍｍ以下の厚さ以下の箇所があるか否かという判別をする場合には、好ましくない。

【0026】

一方、第１テストプレートにおける測定時はランプが点灯したが、第２テストプレートにおける測定時にはランプが点灯しないとする。このような場合、判別装置１は、例えばタンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さの測定においても、少なくとも５１ｍｍ未満の場合のみランプを点灯させることができる。このため、ウレタンフォーム層２４の厚さの判別作業の効率が高くなる。

【0027】

このため、ユーザは、第２テストプレートを用いた測定においてランプが点灯しない場合（ステップＳ７ ＮＯ）、設定を完了し（ステップＳ８）、判別装置１を用いたウレタンフォーム層２４の厚さ判別作業に進む（ステップＳ９）。ユーザは、金属部材Ｍである外壁２２の表面に形成されたウレタンフォーム層２４のうち外壁２２と反対側の面に対して接触させ、通知部４からの通知を確認し、ウレタンフォーム層２４の厚さを判別する。

【0028】

一方、ユーザは、第１テストプレートを用いた測定において通知部４のランプが点灯しない場合（ステップＳ４ ＮＯ）、ランプが点灯するように感度を調整する（ステップＳ１０）。具体的には、ランプが点灯しない場合、図６に示すように、金属部材Ｍと検知部２との距離Ａ（本実施形態では５０ｍｍ）であっても、発振回路の発振波形が所定の振幅となっていないこと、または所定の振幅よりも大きいこと（本実施形態では発振が継続していること）が検波回路によって検出されている。このような状態では、金属部材Ｍ中に電磁誘導現象による渦電流が流れていない、もしくは、渦電流が流れていても発振回路の発振波形が所定の振幅となっていない（本実施形態では発振が停止していない）ことが考えられる。このため、ユーザは、調整部６のダイヤルを一方に回してコイル１４に流れる電流が大きくなるように感度を調整する。これによって、高周波磁界が大きくなり、金属部材Ｍ中に電磁誘導現象による渦電流が流れ、その渦電流が発振回路の発振波形の振幅に影響を与え、発振回路の発振波形が、所定の振幅となり（本実施形態では発振が停止し）、ランプが点灯するようになる。

【0029】

また、ユーザは、第２テストプレートを用いた測定においてランプが点灯する場合（ステップＳ７ ＹＥＳ）、ランプが点灯しないように感度を調整する。具体的には、ランプが点灯する場合、図６に示す金属部材Ｍと検知部２との距離Ｂ（本実施形態では５１ｍｍ）であっても、発振回路の発振波形が所定の振幅となっている（本実施形態では、発振が停止している）ことが検波回路によって検出されている。このような状態では、金属部材Ｍ中に電磁誘導現象による渦電流が流れ、発振回路の発振波形が所定の振幅となっている（本実施形態では、発振が停止している）ことが考えられる。このため、ユーザは、調整部６のダイヤルを他方に回して電流を小さくするように感度を調整する。これによって、高周波磁界が小さくなり、金属部材Ｍ中に電磁誘導現象による渦電流が流れなくなり、その渦電流が発振回路の発振波形の振幅に与える影響が消え、発振回路の発振波形が、所定の振幅より大きくなり（本実施形態では発振が継続し）、ランプが点灯しないようになる。ユーザは、最終的に図６に示すように、距離Ａではランプが点灯し、距離Ｂではランプが点灯しなくなるように感度を調整する。

【0030】

以上説明した通り、本開示によれば、例えばタンクＧにおけるウレタンフォーム層２４のような非金属部材Ｎを破壊せず検査可能な非金属部材Ｎの厚さ判別装置１および非金属部材Ｎの厚さ判別方法を提供できる。

【0031】

＜他の実施形態＞
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態および変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

【0032】

（ａ）上記実施形態では、タンクＧのウレタンフォーム層２４の厚さ判別を行う例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。判別装置１を用いて非金属部材の厚さを判別する構造物は、金属部材Ｍの表面に樹脂、発泡樹脂などの非金属材料を含む非金属部材Ｎを積層する構造物であれば、いかなる構造物であってもよい。

【0033】

（ｂ）上記実施形態では、第１テストピースとして厚さ５０ｍｍの樹脂材料、および第２テストピースとして厚さ５１ｍｍから５２ｍｍの樹脂材料を用いる例を説明したが、本開示はこれに限定されない。テストピースの非金属部材Ｎの厚さは、厚さを判別する構造物に合わせて適宜設定すればよい。

【0034】

（ｃ）上記実施形態では、発振回路の発振波形が所定の振幅となったこと（発振が停止したこと）を検波回路が検出した場合に制御信号を発信する渦電流式変位センサの例を用いて説明したが、本開示はこれに限定されない。判別装置１は、主回路１６がインピーダンスの変化を電圧変化に変換し、電圧が所定電圧値以下の場合に制御信号を発信する渦電流式変位センサであってもよい。具体的には、判別装置１は、検知部２と金属部材Ｍまでの距離（測定距離）が遠いほど主回路１６が電圧を大きく出力し、近いほど電圧を小さく出力するようにしてもよい。このような判別装置１によれば、所定電圧値よりも小さい場合に通知部４が判別装置１のユーザに通知する。これによって、通知部４は、金属部材Ｍが検知部２に対して所定距離よりも近づいたときに判別装置１のユーザに距離の情報を通知することができる。

【0035】

（ｄ）上記実施形態では、発振回路の発振波形が所定の振幅となったこと（発振が停止したこと）を検波回路が検出する渦電流式変位センサを例に説明したが、本開示はこれに限定されない。判別装置１は、金属部材Ｍを近づけると発振波形の周波数が変化する高周波発振型近接センサであってもよい。このような高周波発振型近接センサは、金属部材Ｍが検知部２に近づくにつれて周波数が高くなる。このような判別装置１によれば、所定周波数よりも高い場合に通知部４が判別装置１のユーザに通知する。これによって、通知部４は、金属部材Ｍが検知部２に対して所定距離よりも近づいたときに判別装置１のユーザに距離の情報を通知することができる。

【符号の説明】

【0036】

１ ：厚さ判別装置
２ ：検知部
２ａ ：センサヘッドハウジング
４ ：通知部
６ ：調整部
８ ：筐体
８ａ ：前面
８ｂ ：側面
８ｃ ：後面
１０ ：グリップ
２４ ：ウレタンフォーム層
Ｍ ：金属部材
Ｎ ：非金属部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】