特開 2022-152983 打撃装置

(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】P2022152983

(43)【公開日】2022-10-12

(54)【発明の名称】打撃装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/04 20060101AFI20221004BHJP

【ＦＩ】

G01N29/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021055968

(22)【出願日】2021-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】519429989

【氏名又は名称】株式会社テクノコンサルタント

(74)【代理人】

【識別番号】100114627

【弁理士】

【氏名又は名称】有吉 修一朗

(74)【代理人】

【識別番号】100182501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100175271

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 宣圭

(74)【代理人】

【識別番号】100190975

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 聡子

(72)【発明者】

【氏名】小石 明

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA10

2G047AA12

2G047BC04

2G047CA03

2G047GD02

(57)【要約】

【課題】検査対象物を打撃して、打撃に基づく振動や音を評価する検査において、簡易な構造でありながら、検査対象物に一定の打撃力を与えることができ、かつ、使い勝手が良く、再現性に優れた検査を可能にする打撃装置を提供する。
【解決手段】本発明を適用した検査装置の一例である打撃装置Ａは、打撃機構１と、接触ローラー２と、振動センサ３と、制御機構４を備えている。また、打撃機構１は、打撃ハンマー１０と、カム１１と、駆動部１２と、ばね１３と、エンコーダ１４を有している。打撃装置Ａは、検査対象物の対象面に沿って接触ローラーを介して移動可能であり、対象面を打撃して発生する弾性波を検出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検査対象物を打撃して所定の検査を行うための打撃装置であって、
検査対象物の対象面に接触して打撃を伝達すると共に、前記対象面に沿って移動可能に構成された対象接触部と、
前記対象接触部を直接打撃して、前記対象面に伝達する打撃力を付与する打撃機構と、を備える
打撃装置。

【請求項2】

前記対象接触部は、前記対象面に接触して回転自在に構成されたローラー部、または、前記対象面に接触して回転自在に構成されたボール部である
請求項１に記載の打撃装置。

【請求項3】

検査対象物を打撃して所定の検査を行うための打撃装置であって、
検査対象部の対象面に接触して打撃を伝達する対象接触部と、
前記対象接触部を直接打撃して、前記対象面に伝達する打撃力を付与する打撃機構と、
前記対象面における前記対象接触部とは異なる位置に配置され、同対象接触部から前記対象面に伝達された打撃に基づく振動波形を検出する振動センサと、を備える
打撃装置。

【請求項4】

前記対象接触部に取り付けられ、同対象接触部から前記対象面に伝達された打撃に基づく振動波形を検出する振動センサを有する
請求項１または請求項２に記載の打撃装置。

【請求項5】

前記打撃機構が、前記対象接触部を打撃したタイミングの情報を検出する打撃時機検出手段を備える
請求項３または請求項４に記載の打撃装置。

【請求項6】

前記対象接触部から前記対象面に伝達された打撃に基づく打音を計測する打音計測手段を備える
請求項１または請求項２に記載の打撃装置。

【請求項7】

前記対象接触部及び前記振動センサは、前記対象面と当接、または、同対象面から離間可能に構成され、
回転自在な複数の車輪を有し、前記対象接触部及び前記振動センサが、前記対象接触部から離間した状態で、同対象接触部及び同振動センサの前記対象面に沿った移動を可能にする移動機構と、
前記複数の車輪のうち、１つの車輪のみを前記対象面に当接させた状態にする車輪位置調整機構を備え、
前記所定の検査を行う際に、前記１つの車輪、前記対象接触部、及び、前記振動センサの三点のみで前記対象面に当接可能に構成された
請求項３に記載の検査機構。

【請求項8】

前記打撃機構は、
回転可能に構成され、その回転角度を変えることで、その先端が前記対象接触部に当接可能である打撃ハンマーと、
前記打撃ハンマーに当接して回転し、同打撃ハンマーの回転角度を、待機位置の角度と、同打撃ハンマーの先端が前記対象接触部から一定の距離離れた、打撃前の振り上げ位置の角度に切り替え可能なカム部と、
前記打撃ハンマーに取り付けられ、前記打撃ハンマーの回転角度が、前記待機位置の角度になるように付勢力を付与する弾性部と、を有し、
前記カム部の回転に伴って、前記打撃ハンマーを回転させ、その回転角度が、前記打撃前の振り上げ位置の角度から前記待機位置の角度に戻ろうとする際に、前記打撃ハンマーに働く前記弾性部の付勢力により、同打撃ハンマーの先端で前記対象接触部を打撃する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の打撃装置。

【請求項9】

前記打撃機構は、
ソレノイドを駆動源として、前記接触対象部と当接または離間する方向に進退動可能に構成されたハンマー部を有する
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６または請求項７に記載の打撃装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は打撃装置に関する。詳しくは、検査対象物を打撃して、打撃に基づく振動や音を評価する検査において、簡易な構造でありながら、検査対象物に一定の打撃力を与えることができ、かつ、使い勝手が良く、再現性に優れた検査を可能にする打撃装置に係るものである。

【背景技術】

【0002】

従来、コンクリート構造物や樹木等の内部状況を検査するために、検査対象物に打撃を与え、振動や打音を測定して、検査対象物の内部の欠損等を評価する検査が行われている。

【0003】

このような検査として、例えば、検査対象となるコンクリート面を作業者がハンマー等で打撃して、打撃時に発生する打撃音を音響センサで収集して、これを解析する打音検査が行われている。

【0004】

また、打音検査の他には、例えば、衝撃弾性波法を用いて、検査対象物に衝撃を与えた際に発生する反射波を検知して、地中に埋設された構造物等における亀裂位置の確認や先端位置を測定する弾性波を利用した検査も行われている。

【0005】

ここで、検査対象物を打撃する際に、作業者の人力による打撃ではなく、ソレノイド等から生じる駆動力で打撃部を動かして、検査対象物の対象面を打撃する打撃装置が利用されている（例えば、非特許文献１参照）。

【0006】

例えば、非特許文献１に記載された打撃装置では、枠状の筐体に、ソレノイドの駆動力で対象面を打撃する打撃部と、打撃音を収音するマイクと、対象面に接する４つの車輪部が配置され、この筐体が長尺のロッド部材の先端に取り付けられた装置となっている。

【0007】

この非特許文献１に記載された打撃装置は、コンクリート構造物等における対象面に対して、ソレノイドを介して打撃部を進退動させ、連続的に打撃力を付与するように構成されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】" 首都高技術株式会社 ＴＯＰ 技術紹介 見えないところをなくすための技術 こんこん～連続打音検査装置～"、[online]、［令和３年３月１５日検索］、インターネット<URL: https://www.shutoko-eng.jp/technology/tapping.php >

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ここで、非特許文献１に記載された打撃装置では、検査対象物の対象面に起伏や凹凸があった場合、打撃装置の位置によっては、対象面に対する打撃位置や打撃角度がずれ、打撃力が一定にならないおそれがあった。

【0010】

また、検査対象物の対象面に起伏や凹凸があった場合、対象面と打撃部との距離が大きくなり、打撃部が対象面に向かって移動しても、その先端が対象面に届かず、打撃ができず空振りしてしまうおそれがあった。

【0011】

したがって、打音検査及び弾性波を利用した検査で打撃装置を利用する場合、検査対象物の対象面に起伏や凹凸が存在しても、確実に打撃力が付与できる性能が求められている。

【0012】

また、弾性波を利用した検査では、弾性波の速度と、反射波が検出されるまでの伝播時間の情報を用いて、評価したい亀裂や先端位置までの長さを算出することが行われるが、ハンマーや打撃装置による打撃位置や打撃力の違いにより、反射波の伝播時間の起点となる時間、即ち、打撃のタイミングの時間情報が正確に取得できない問題があった。

【0013】

ここで、打撃のタイミングの時間情報が変わってしまうと、反射波が検出されるまでの伝播時間の情報において誤差が生じ、その後の解析の精度が下がってしまう。そのため、より正確に、検査対象物の対象面に対する打撃のタイミングの時間情報を検出するという点で改善の余地があった。

【0014】

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、検査対象物を打撃して、打撃に基づく振動や音を評価する検査において、簡易な構造でありながら、検査対象物に一定の打撃力を与えることができ、かつ、使い勝手が良く、再現性に優れた検査を可能にする打撃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】

【0015】

上記の目的を達成するために、本発明の打撃装置は、検査対象物を打撃して所定の検査を行うための打撃装置であって、検査対象物の対象面に接触して打撃を伝達すると共に、前記対象面に沿って移動可能に構成された対象接触部と、前記対象接触部を直接打撃して、前記対象面に伝達する打撃力を付与する打撃機構と、を備える。

【0016】

ここで、打撃機構が、対象接触部を打撃して、対象面に伝達する打撃力を付与し、対象接触部が、検査対象物の対象面に接触して打撃を伝達することによって、対象接触部を介して、対象面に確実に打撃力を付与することができる。また、対象面に対する打撃位置を安定させることができる。

【0017】

また、打撃機構が、対象接触部を直接打撃することによって、対象接触部に対して、確実に打撃力を付与することができる。この結果、対象接触部を介して、検査対象物の対象面にも確実に打撃力を伝達させることが可能となる。

【0018】

また、対象接触部が、対象面に沿って移動可能に構成されたことによって、対象面の所望の位置で、打撃力を付与することができる。また、起伏や凹凸がある対象面であっても、その起伏等に沿って対象接触部を移動させて、確実に対象接触部が対象面に接触した状態を作り出すことができる。これにより、対象面を打撃できないような現象を抑止でき、確実に打撃力を付与することができる。

【0019】

また、対象接触部は、対象面に接触して回転自在に構成されたローラー部、または、対象面に接触して回転自在に構成されたボール部である場合には、簡易な構成で、対象接触部が移動する構造を実現することができる。

【0020】

また、上記の目的を達成するために、本発明の打撃装置は、検査対象物を打撃して所定の検査を行うための打撃装置であって、検査対象部の対象面に接触して打撃を伝達する対象接触部と、前記対象接触部を直接打撃して、前記対象面に伝達する打撃力を付与する打撃機構と、前記対象面における前記対象接触部とは異なる位置に配置され、同対象接触部から前記対象面に伝達された打撃に基づく振動波形を検出する振動センサと、を備える

【0021】

ここで、打撃機構が、対象接触部を打撃して、対象面に伝達する打撃力を付与し、対象接触部が、検査対象物の対象面に接触して打撃を伝達することによって、対象接触部を介して、対象面に確実に打撃力を付与することができる。また、対象面に対する打撃位置を安定させることができる。

【0022】

また、打撃機構が、対象接触部を直接打撃することによって、対象接触部に対して、確実に打撃力を付与することができる。この結果、対象接触部を介して、検査対象物の対象面にも確実に打撃力を伝達させることが可能となる。

【0023】

また、振動センサが、対象面における対象接触部とは異なる位置に配置され、対象接触部から対象面に伝達された打撃に基づく振動波形を検出することによって、対象面の内部で、打撃に基づき発生する弾性波を利用した検査を行うことが可能となる。

【0024】

また、対象接触部に取り付けられ、対象接触部から対象面に伝達された打撃に基づく振動波形を検出する振動センサを有する場合には、対象面の内部で、打撃に基づき発生した弾性波が、さらに接触対象部に伝ってきたものを、振動センサで検知し、弾性波を利用した検査を行うことが可能となる。また、振動センサが、対象接触部に取り付けられ、振動センサと対象面とが直接接触することがないため、対象接触部の対象面に沿って、スムーズに移動させることができる。

【0025】

また、打撃機構が、対象接触部を打撃したタイミングの情報を検出する打撃時機検出手段を備える場合には、安定した打撃に対して、打撃のタイミングの時間情報を正確に検知することが可能となる。また、対象接触部を打撃した打撃のタイミングの時間情報を、反射波の伝播時間の起点となる時間として利用することができる。これにより、弾性波を利用した検査において、反射波が検出されるまでの伝播時間の情報で誤差が生じることを抑止でき、弾性波の波形の解析を、精度高く行うことが可能となる。

【0026】

また、対象接触部から対象面に伝達された打撃に基づく打音を計測する打音計測手段を備える場合には、打音検査を行うことが可能となる。

【0027】

また、対象接触部及び振動センサが、対象面と当接、または、対象面から離間可能に構成され、回転自在な複数の車輪を有し、対象接触部及び振動センサが、対象接触部から離間した状態で、対象接触部及び振動センサの対象面に沿った移動を可能にする移動機構を備える場合には、対象面に対する対象接触部及び振動センサの位置を、検査時と移動時で切り替えて、打撃装置を移動させることが可能となる。また、対象面の所望の位置で、打撃力を付与することができる。また、起伏や凹凸がある対象面であっても、その起伏等に沿って打撃装置を移動させて、確実に対象接触部が対象面に接触した状態を作り出すことができる。これにより、対象面を打撃できないような現象を抑止でき、確実に打撃力を付与することができる。

【0028】

また、複数の車輪のうち、１つの車輪のみを対象面に当接させた状態にする車輪位置調整機構を備え、所定の検査を行う際に、１つの車輪、対象接触部、及び、振動センサの三点のみで対象面に当接可能に構成された場合には、対象面上で、打撃装置の姿勢を安定させた上で、対象面に対して、対象接触部及び振動センサが確実に接触した状態にすることができる。即ち、例えば、２つの車輪、対象接触部、及び、振動センサの四点の部材が、対象面に当接可能な構成であるとすれば、対象面の起伏や凹凸によっては、対象接触部、または、振動センサのどちらかが、対象面に当接しない状態になる可能性がある。つまり、対象面が打撃できなかったり、打撃に基づき対象面の内部で発生した弾性波を検出できなかったりすることが想定される。しかしながら、１つの車輪、対象接触部、及び、振動センサの三点のみで対象面に当接させることで、安定した三点支持の状態となり、対象接触部、または、振動センサのどちらかが、対象面に当接しない状態を回避することができる。

【0029】

また、打撃機構が、回転可能に構成され、その回転角度を変えることで、その先端が対象接触部に当接可能である打撃ハンマーと、打撃ハンマーに当接して回転し、打撃ハンマーの回転角度を、待機位置の角度と、打撃ハンマーの先端が対象接触部から一定の距離離れた、打撃前の振り上げ位置の角度に切り替え可能なカム部と、打撃ハンマーに取り付けられ、打撃ハンマーの回転角度が、待機位置の角度になるように付勢力を付与する弾性部と、を有し、カム部の回転に伴って、打撃ハンマーを回転させ、その回転角度が、打撃前の振り上げ位置の角度から待機位置の角度に戻ろうとする際に、打撃ハンマーに働く弾性部の付勢力により、打撃ハンマーの先端で対象接触部を打撃する場合には、簡易な構成で、打撃機構を構築することができる。また、カム部を介した打撃ハンマーの回転と、弾性部の付勢力の組み合わせで、対象接触部に対して、安定して、一定の打撃力を付与することが可能となる。さらに、カム部を用いたことで、カム部のサイズを変えたり、打撃ハンマーに対するカム部の作用点を調整したりすることで、打撃ハンマーのストロークを容易に変更することが可能となる。

【0030】

また、打撃機構が、ソレノイドを駆動源として、接触対象部と当接または離間する方向に進退動可能に構成されたハンマー部を有する場合には、ソレノイドに対する電流のＯＮ／ＯＦＦの切り替えで、ハンマー部を動かし、対象接触部に対して、安定して、一定の打撃力を付与することが可能となる。また、簡易な構成で、打撃機構を構築することができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明に係る打撃装置は、検査対象物を打撃して、打撃に基づく振動や音を評価する検査において、簡易な構造でありながら、検査対象物に一定の打撃力を与えることができ、かつ、使い勝手が良く、再現性に優れた検査を可能なものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明を適用した打撃装置の第１の実施の形態の全体概略図である。

【図2】（ａ）は、第１の実施の形態における打撃機構及びその周辺部材の概略正面図であり、（ｂ）は、打撃機構の概略斜視図である。

【図3】（ａ）は、第２の実施の形態における打撃機構及びその周辺部材の概略正面図であり、（ｂ）は、打撃機構の概略斜視図である。

【図4】本発明を適用した打撃装置の第３の実施の形態の全体概略図である。

【図5】本発明を適用した打撃装置の第４の実施の形態の検査時の全体概略図である。

【図6】本発明を適用した打撃装置の第４の実施の形態の移動時の全体概略図である。

【図7】第４の実施の形態における打撃機構及びその周辺部材の概略正面図である。

【図8】（ａ）は、ヒンジ機構を伴う三点支持状態を形成する移動機構の一例を示す概略図であり、（ｂ）は、三点支持状態を形成する移動機構の他の例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
なお、以下に示す内容は本発明を適用した打撃装置の一例であり、本発明の内容はこれに限定されるものではなく、適宜設定変更することが可能である。

【0034】

［第１の実施の形態］
本発明を適用した打撃装置の一例である第１の実施の形態の打撃装置Ａは、検査対象物の対象面に沿って接触ローラーを介して移動可能であり、対象面を打撃して発生する弾性波を検出するための装置である。

【0035】

この打撃装置Ａは、例えば、衝撃弾性波法によるコンクリート構造物等の地下埋設深さ等の検査に利用することができる。

【0036】

図１に示すように、打撃装置Ａは、打撃機構１と、接触ローラー２と、振動センサ３と、制御機構４を備えている。なお、図１では、打撃装置Ａの全体構造を示すため、各部材の構造を簡略化して示しており、打撃機構１と接触ローラー２の部材に関する詳細な構造は、図２に示している。

【0037】

また、打撃機構１と、振動センサ３及び制御機構４は、筐体５の内部に収容されている。また、接触ローラー２は、筐体５の外部に露出して、検査対象物の対象面Ｓに当接して、回転可能に構成されている（図１参照）。

【0038】

また、打撃機構１は、制御機構４を介して駆動が制御され、接触ローラー２を打撃する機構である。

【0039】

また、接触ローラー２は、検査対象物の対象面Ｓに当接して、打撃機構１による打撃を対象面Ｓに伝達する部材である。また、接触ローラー２は、回転自在に構成され、対象面Ｓに当接し、対象面Ｓに沿った打撃装置Ａの移動を可能にする部材である。

【0040】

また、振動センサ３は、接触ローラー２から伝達された打撃に基づき、検査対象物で生じた弾性波を検出するセンサである。

【0041】

また、制御機構４は、外部の端末（図示省略）に接続され、打撃機構１の駆動を制御する制御信号を送信する機構である。また、制御機構４は、振動センサ３が検出した弾性波の計測データを、データの解析を行う外部の端末に送信する機能も有している。

【0042】

また、筐体５は、打撃装置Ａの本体を構成する部分である。なお、打撃装置Ａでは、この筐体５に、ロッド等を取り付けて、作業者がロッドを手に持って使用する態様や、別途のモーター等の駆動源と制御部を設けて、打撃装置Ａを自動で走行させて使用する態様が考えられる。

【0043】

また、図１に示すように、振動センサ３は、後述する支持ブラケット２０を介して、接触ローラー２に取り付けられている。また、振動センサ３と支持ブラケット２０の間には、振動センサ３を支持ブラケット２０に接着させるための、ジェルやシリコングリス等の適切な音響インピーダンスを有した素材で形成されたカプラント３３が用いられている。

【0044】

また、図１に示すように、制御機構４は、モーターコントローラ４０と、制御装置４１を有している。モーターコントローラ４０は、制御装置４１から受信した制御信号に基づき、打撃機構１の駆動を制御する部分である。また、制御装置４１は、外部の端末（図示省略）との間で、制御信号や、振動センサ３の計測データの送受信を行う部材である。

【0045】

また、図１に示すように、打撃機構１は、打撃ハンマー１０と、カム１１と、駆動部１２と、ばね１３と、エンコーダ１４を有している。また、駆動部１２は、モーター及びギアボックスから構成されている。

【0046】

より詳細には、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、打撃機構１は、本体基板１５を有し、本体基板１５の一方の面側に、カム１１が取り付けられている。カム１１は駆動部１２により回転して、後述するハンマー本体１５を回転させ、その回転角度を、待機位置の角度から、打撃前の振り上げ位置の角度まで回転させるための部材である。

【0047】

また、カム１１は、本体基板１５の他方の面側に設けられた駆動部１２（図２（ｂ）参照）に接続され、モーター及びギアボックスに接続した回転軸（図示省略）を介して、図２（ａ）で見る反時計周りの方向に回転するように構成されている。

【0048】

また、接触ローラー２は、支持ブラケット２０を介して、本体基板１５に回転自在に軸支されている（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。また、接触ローラー２は、ゴムで形成されている。また、接触ローラー２を形成するゴムは、例えば、ウレタンゴムまたはニトリルゴム等が採用しうる。なお、図２においては、振動センサ３の記載は省略している。

【0049】

また、打撃ハンマー１０は、ハンマー本体１６の先端を構成し、ハンマー本体１６を介して、本体基板１５に回転可能に軸支されている。打撃ハンマー１０は、ばね１３の付勢力と、ハンマー本体１６の回転により、接触ローラー２に当接して、接触ローラー２を打撃する部材である。

【0050】

また、打撃ハンマー１０は金属部材で形成されている。また、打撃ハンマー１０を形成する金属部材は、例えば、ステンレスまたは鉄等が採用しうる。

【0051】

また、ハンマー本体１６は回転軸（符号省略）を介して、本体基板１５に回転可能に軸支されている。また、ハンマー本体１６には、ばね１３の一端が取り付けられ、ばね１３の付勢力により、その回転角度が、待機位置の角度になるように付勢されている（図２（ａ）参照）。

【0052】

また、エンコーダ１４はカム１１に取り付けられ、その回転位置を検出するための部材である（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。このエンコーダ１４により、打撃ハンマー１０で打撃をしない時に、打撃ハンマー１０が、接触ローラー２等に接触しないように、カム１１の回転角度を調整するために用いられる。

【0053】

続いて、ハンマー本体１６の回転と打撃ハンマー１０による打撃について、簡単に説明する。

【0054】

まず、ハンマー本体１６における待機位置の角度とは、打撃ハンマー１０が、接触ローラー２の上端に当接せず、その上端近傍に打撃ハンマー１０が位置した状態となる、ハンマー本体１６の回転角度である。

【0055】

また、ハンマー本体１６はカム１１の先端部１１０と当接可能に構成されている。また、ハンマー本体１６は、待機位置の角度の状態から、カム１１が反時計周りに回転することで、先端部１１０により押され、図２（ａ）で見る時計周りの方向に回転する。

【0056】

また、ハンマー本体１６がカム１１の先端部１１０に押され、時計周りの方向に最も傾いた状態で、打撃前の振り上げ位置の角度となる。即ち、打撃ハンマー１０と、接触ローラー２の上端との距離が大きく離れた状態となる。

【0057】

この状態で、ばね１３が、ハンマー本体１６を待機位置の角度、即ち、図２（ａ）で見る時計回りの方向に戻そうとする付勢力が最大となる。

【0058】

さらに、カム１１が回転して、カム１１の先端部１１０がハンマー本体１６から離れると、ばね１３の付勢力により、ハンマー本体１６が時計回りの方向に、待機位置に戻るように回転し、さらに待機位置の角度を超えて、打撃ハンマー１０が接触ローラー２の上端を打撃する。

【0059】

このように、打撃機構１では、カム１１及びハンマー本体１６の回転と、ばね１３の付勢力を組み合わせて、打撃ハンマー１０で、接触ローラー２の上端を打撃するように構成されている。また、接触ローラー２は、打撃ハンマー１０の打撃を、検査対象物の対象面Ｓに伝達する。

【0060】

ここで、打撃装置Ａでは、必ずしも、接触ローラー２がゴムで形成され、かつ、打撃ハンマー１０が金属部材で形成される必要はない。即ち、弾性波を用いた検査において、検査対象物の種類や評価したい内容に応じて、打撃の際に発生する打撃音の周波数を異ならせるために、素材の組み合わせを変えることができる。また、採用されるゴムや金属部材の種類も適宜変更することができる。

【0061】

例えば、数ｋＨｚから数十ｋＨｚの高い音を発生させたい場合には、接触ローラー２及び打撃ハンマー１０をいずれも金属部材で形成することができる。また、数百Ｈｚ程度の低い音を発生させたい場合には、接触ローラー２及び打撃ハンマー１０をゴム等の弾性部材で形成することができる。さらに、接触ローラー２を金属部材で形成し、打撃ハンマー１０をゴム等の弾性部材で形成することも可能である。

【0062】

なお、接触ローラー２及び打撃ハンマー１０をいずれも金属部材で形成した場合には、後述するトリガー検出機構６の電極６１を設けることなく、各部材に直接、導線を接続して、トリガー検出用の回路を形成することができる。

【0063】

また、必ずしも、カム１１にエンコーダ１４が取り付けられる必要はない。但し、上述したように、カム１１の回転角度を調整しやすくなる点から、カム１１にエンコーダ１４が取り付けられることが好ましい。また、打撃ハンマー１０の位置が検出できれば充分であるため、例えば、エンコーダ１４の代わりに、打撃ハンマー１０の位置を検出するスイッチ等をハンマー位置検出機構として採用することもできる。

【0064】

また、打撃装置Ａでは、必ずしも、打撃機構１が、打撃ハンマー１０、カム１１、駆動部１２、ばね１３、及び、エンコーダ１４で構成される必要はなく、駆動の制御が可能であり、接触ローラー２に、一定の打撃力を付与できる機構であれば充分である。但し、カム１１の機構に基づく打撃機構１を採用することで、打撃ハンマー１０のストロークを容易に変更することができる。即ち、カム１１のサイズを変えたり、カム１１の形状を変え、打撃ハンマーに対するカム１１の作用点を調整したりすることで、打撃ハンマー１０のストロークを容易に調整することが可能となる。

【0065】

また、例えば、カムの機構に基づく打撃機構１の代わりに、ソレノイドを駆動源として打撃ハンマーを駆動させる打撃機構を採用することもできる。ソレノイドを用いた場合には、ソレノイドがコイルと磁石を有し、コイルを流れる電流に応じて、接触ローラーに対して打撃可能な位置で、打撃ハンマーを駆動させる構造とすることができる。なお、ソレノイドは、既知の構造が採用可能である。

【0066】

図２（ａ）に示すように、打撃機構１では、打撃ハンマー１０で、接触ローラー２の上端を打撃したタイミング、即ち、打撃のタイミングの時間情報を、トリガー検出機構６で検出可能に構成されている。

【0067】

図２（ａ）に示すように、トリガー検出機構６は、打撃ハンマー１０に接続された導線６０と、金属片で形成され、接触ローラー２に密着して取り付けられ、打撃時に、打撃ハンマー１０とも当接する電極６１と、電極６１に接続された導線６２と、導線６０及び導線６２と繋がった計測装置６３を有している。

【0068】

このようなトリガー検出機構６は、打撃ハンマー１０で接触ローラー２を打撃した際に、金属部材で形成された打撃ハンマー１０、電極６１、計測装置６３、導線６０及び導線６２が繋がって、電流が流れるトリガー検出用の回路が形成される。

【0069】

即ち、打撃ハンマー１０で接触ローラー２を打撃したことで、トリガー検出用の回路に流れる電流を、計測装置６３で検知して、その電流を検知した時刻を、打撃のタイミングの時間情報とすることができる。

【0070】

また、計測装置６３は、制御機構４に接続され（図示省略）、打撃のタイミングの時間情報を外部の端末に送信可能となっている。

【0071】

この打撃のタイミングの時間情報は、打撃機構１及び接触ローラー２による一定の打撃力に基づく打撃に関するものであり、常に、打撃ハンマー１０と接触ローラー２が接触した時刻が、正確に反映された情報である。

【0072】

そのため、このような打撃のタイミングの時間情報を正確に検知することで、弾性波を利用した検査において、反射波が検出されるまでの伝播時間の情報で誤差が生じることを抑止でき、弾性波の波形の解析を、精度高く行うことができる。

【0073】

ここで、トリガー検出機構６では、必ずしも、導線６０、電極６１、導線６２、及び、計測装置６３で構成される必要はなく、打撃の際に、打撃ハンマー１０と接触ローラー２との接触が検知できる仕組みであれば、その構成部材は特に限定されるものではない。また、上述したように、打撃ハンマー１０と接触ローラー２を形成する素材に応じて、電極の取り付け位置や、導線との接続を適宜変更することができる。

【0074】

以上のとおり、本発明の第１の実施の形態である打撃装置Ａは、接触ローラー２が、検査対象物の対象面に沿って移動可能であり、この接触ローラー２に対して、打撃機構１が打撃力を付与するように構成されている。そのため、起伏や凹凸がある対象面であっても、その起伏等に沿って接触ローラー２を移動させて、確実に接触ローラー２が、対象面に接触した状態にして、確実に打撃力を付与することができる。

【0075】

また、打撃装置Ａでは、打撃機構１によって、一定の打撃力で接触ローラー２を打撃することができ、安定した打撃に基づき、検査対象物に弾性波を生じさせることができる。

【0076】

また、打撃装置Ａでは、トリガー検出機構６により、打撃のタイミングの時間情報を正確に検知可能であり、弾性波の波形の解析を、精度高く行うことができる。また、トリガー検出機構６は、簡易な構成で、打撃のタイミングの検知することができる。

【0077】

［第２の実施の形態］
続いて、本発明を適用した打撃装置の一例である第２の実施の形態について説明する。なお、以下では、上述した第１の実施の形態と重複する部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心に説明を行う。

【0078】

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第２の実施の形態の打撃装置は、打撃機構１と、ボールキャスター２１を有している。第２の実施の形態と、上述した第１の実施の形態との違いは、第１の実施の形態における接触ローラー２が、ボールキャスター２１に変更されている点にある。

【0079】

この第２の実施の形態の打撃装置では、本体基板１５にボールキャスター２１が取り付けられ、ボールキャスター２１は、回転自在に支持されたボールを有しており、このボールが検査対象物の対象面に沿って、移動可能に構成されている。

【0080】

そして、打撃機構１の打撃ハンマー１０が、ボールキャスター２１を打撃することで、これを介して、検査対象物に打撃が伝達されるようになっている。

【0081】

このように、接触ローラー２の代わりに、回転自在なボールキャスター２１を取り付けた打撃装置とすることも可能である。

【0082】

［第３の実施の形態］
本発明を適用した打撃装置の一例である第３の実施の形態について説明する。なお、以下では、上述した第１の実施の形態と重複する部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心に説明を行う。

【0083】

図４に示すように、第３の実施の形態の打撃装置Ｂは、打撃機構１と、接触ローラー２と、音響センサ３０と、制御機構４Ａを有している。

【0084】

この打撃装置Ｂは、接触ローラー２から検査対象物に伝達された打撃に基づき発生する打音を検査する装置である。

【0085】

この打撃装置Ｂは、例えば、法面コンクリート下に発生した空洞の有無の検査に利用することができる。

【0086】

この第２の実施の形態における、上述した第１の実施の形態との違いは、第１の実施の形態における振動センサ３が、音響センサ３０に変更されている点にある。また、打撃装置Ｂは、トリガー検出機構６を備えていない。

【0087】

また、音響センサ３０は、マイクを含んで構成され、打撃で生じた打音を計測するセンサである。音響センサ３０で計測した打音から、打音における周波数ごとの音圧強度を示すパワースペクトルを得ることができる。

【0088】

また、制御機構４Ａは、外部の端末（図示省略）に接続され、打撃機構１の駆動を制御する制御信号を送信する機構である。また、制御機構４Ａは、音響センサ３０が検出した打音の計測データを、データの解析を行う外部の端末に送信する機能も有している。

【0089】

また、図４に示すように、制御機構４Ａは、モーターコントローラ４０と、制御装置４２を有している。制御装置４２は、外部の端末（図示省略）との間で、制御信号や、音響センサ３０の計測データの送受信を行う部材である。

【0090】

また、打撃装置Ｂにおける接触ローラー２と、打撃ハンマー１０の素材について説明する。

【0091】

打撃装置Ｂにおいては、必ずしも、接触ローラー２がゴムで形成され、かつ、打撃ハンマー１０が金属部材で形成される必要はない。即ち、打撃ハンマー１０と、接触ローラー２の打撃時の接触音が過剰に大きくなり、音響センサ３０が飽和して、接触ローラー２を介した対象面の打撃音が聞き取れなくなることを回避できれば、接触ローラー２と、打撃ハンマー１０の素材は限定されるものではない。

【0092】

この観点から、例えば、接触ローラー２が金属部材で形成され、かつ、打撃ハンマー１０がゴムで形成される態様や、接触ローラー２及び打撃ハンマー１０の両方がゴムで形成される態様も採用しうる。

【0093】

以上のように、本発明を適用した打撃装置は、音響センサ３０を備えた打音検査の装置として適用することが可能である。

【0094】

［第４の実施の形態］
本発明を適用した打撃装置の一例である第４の実施の形態について説明する。なお、以下では、上述した第１の実施の形態と重複する部材については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、第１の実施の形態と異なる部分を中心に説明を行う。

【0095】

図５及び図６に示すように、第４の実施の形態の打撃装置Ｃは、打撃機構１と、接触ハンマー２３と、振動センサ３１と、制御機構４を有している。

【0096】

この打撃装置Ｃは、上述した第１の実施の形態と同様に、対象面を打撃して発生する弾性波を検出するための装置である。

【0097】

この第４の実施の形態における、上述した第１の実施の形態との違いは、昇降機構を介して、接触ハンマー２３及び振動センサ３１を、対象面に接触、または、離間させることができる点にある。なお、図５は、接触ハンマー２３及び振動センサ３１が対象面に接触した状態（検査時）の状態を示し、図６は、接触ハンマー２３及び振動センサ３１が対象面から離間した状態（移動時）の状態を示している。

【0098】

また、第４の実施の形態である打撃装置Ｃでは、接触ハンマー２３自体は、対象面に沿って移動可能に構成されておらず、筐体５に取り付けた移動機構を介して移動するように構成されている。

【0099】

図５及び図６に示すように、打撃装置Ｃでは、打撃ハンマー１０の下部に、接触ハンマー２３が配置されている。接触ハンマー２３は、検査対象物の対象面Ｓに当接して、打撃機構１による打撃を対象面Ｓに伝達する部材である。

【0100】

また、図７に示すように、打撃機構１の本体基板１５に、ハンマー支持部２４が取り付けられ、このハンマー支持部２４に、接触ハンマー２３が固定されている。また、打撃機構１は、カム１１を介してハンマー本体１６を回転させ、打撃ハンマー１０が、ハンマー支持部２４から露出した接触ハンマー２３の頭部を打撃するように構成されている。

【0101】

この結果、打撃ハンマー１０が、ハンマー支持部２４を打撃して、この打撃が接触ハンマー２３に伝わり、接触ハンマー２３から対象面Ｓに打撃が伝達されるものとなる。

【0102】

また、打撃装置Ｃでは、対象面Ｓ上における、接触ハンマー２３と接触した位置と異なる位置に、振動センサ３１が配置されている（図５及び図６参照）。振動センサ３１は、接触ハンマー２３から伝達された打撃に基づき、検査対象物で生じた弾性波を検出するセンサである。

【0103】

また、振動センサ３２はカプラント（符号省略）を介して、対象面Ｓに取り付けられている。

【0104】

このように、打撃装置Ｃでは、対象面Ｓに直接、振動センサ３２が取り付けられているため、検査対象物で生じた弾性波を、より精度高く検出することができる。

【0105】

また、図５～図８においては、トリガー検出機構６を図示していないが、打撃装置Ｃでは、トリガー検出機構６と同様に、電極や導線を設けて、打撃ハンマー１０が接触ハンマー２３を打撃するタイミングを検知可能となるトリガー検出機構を有している。

【0106】

また、打撃装置Ｃは、昇降機構８を有している（図５及び図６参照）。昇降機構８は、筐体５及び移動タイヤ７０を昇降させる機構である。

【0107】

この昇降機構８が、筐体５を、対象面に対して昇降させることで、接触ハンマー２３及び振動センサ３１を、対象面に接触させた状態（図５参照）や、対象面から離間させた状態（図６参照）にすることができる。

【0108】

また、打撃装置Ｃは、昇降機構８に取り付けられた移動タイヤ７０を有している。移動タイヤ７は、接触ハンマー２３及び振動センサ３１を、対象面から離間させた状態で、筐体５を対象面Ｓに沿って移動させる移動機構の一部である。なお、図５及び図６では、移動機構を簡略化して記載している。

【0109】

打撃装置Ｃでは、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すような移動機構を設けることができる。

【0110】

図８（ａ）に示す移動機構７では、筐体５の一端側に、昇降機構８に取り付けられた移動タイヤ７０が設けられている。また、移動機構７では、筐体５の他端側に、一対の移動タイヤ７１が設けられている。

【0111】

即ち、移動機構７では、筐体５の両端に設けられた３つのタイヤで移動可能に構成されている。また、移動機構７を介した移動は、筐体５に、ロッド等を取り付けて、作業者がロッドを手に持って移動させる態様や、別途のモーター等の駆動源と制御部を設けて、打撃装置Ｃを自動で走行させる態様が考えられる。

【0112】

また、移動タイヤ７１と筐体５の間の接続部分には、ヒンジ機構７２が設けられている。このヒンジ機構７２は、一対の移動タイヤ７１の対象面Ｓに対する接地角度を調整する部分である。

【0113】

このヒンジ機構７２を設けることで、打撃装置Ｃは、検査の際に、対象面Ｓ上で、安定した三点支持の状態を形成することができる。より詳しくは、検査の際には、接触ハンマー２３と振動センサ３１を、対象面Ｓに安定して接触させる必要がある。

【0114】

また、移動機構７では、検査の際に、昇降機構８で移動タイヤ７０を持ち上げ、２つのタイヤ７１と、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面に当接しうる状態となる。

【0115】

ここで、対象面Ｓ上で、上記各部材の４点で筐体５が支持されると、対象面Ｓに起伏や凹凸がある場合、四点のうち一点が、対象面Ｓに当接せずに、浮いた状態となるおそれがある。即ち、接触ハンマー２３、または、振動センサ３１のいずれかが、対象面Ｓに接触しなくなってしまう。

【0116】

そのため、移動機構７では、ヒンジ機構７２を設けて、一対の移動タイヤ７１のうち、１つだけが対象面Ｓに当接するように接地角度を調整することができる。これにより、一対の移動タイヤ７１のうち１つと、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面Ｓに接触した三点支持の状態を形成することができる。

【0117】

このように、移動機構７では、昇降機構８とヒンジ機構７２の組み合わせにより、検査の際に、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面Ｓに当接した状態を担保することができる。また、三点支持の状態となるため、筐体５の姿勢も安定させることができる。

【0118】

また、図８（ｂ）に示す移動機構７Ａでは、筐体５の一端側に、昇降機構８に取り付けられた一対の移動タイヤ７３が設けられている。また、移動機構７Ａでは、筐体５の他端側に、移動タイヤ７４が設けられている。

【0119】

この移動機構７Ａでは、検査の際に、昇降機構８で、一対の移動タイヤ７３を持ち上げ、１つのタイヤ７４と、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面に当接しうる状態となる。即ち、三点支持の状態を形成することができる。

【0120】

このように、移動機構７Ａでは、昇降機構８とタイヤの組み合わせにより、検査の際に、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面Ｓに当接した状態を担保することができる。また、三点支持の状態となるため、筐体５の姿勢も安定させることができる。

【0121】

以上のとおり、本発明の第４の実施の形態である打撃装置Ｃは、検査の際に、対象面Ｓに直接、振動センサ３２が取り付けられているため、検査対象物で生じた弾性波を、より精度高く検出することができる。

【0122】

また、打撃装置Ｃでは、昇降機構と移動機構を設けることで、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が、対象面に当接、または、離間した状態となり、対象面Ｓに沿って移動させることができる。

【0123】

また、打撃装置Ｃでは、対象面に当接した接触ハンマー２３に、打撃機構１が打撃力を付与するように構成されている。そのため、起伏や凹凸がある対象面であっても、確実に接触ハンマー２３が、対象面に接触した状態にして、確実に打撃力を付与することができる。

【0124】

また、打撃装置Ｃでは、トリガー検出機構により、打撃のタイミングの時間情報を正確に検知可能であり、弾性波の波形の解析を、精度高く行うことができる。また、トリガー検出機構は、簡易な構成で、打撃のタイミングの検知することができる。

【0125】

また、打撃装置Ｃでは、昇降機構８と移動機構の組み合わせにより、検査の際に、接触ハンマー２３、及び、振動センサ３１が対象面Ｓに当接した状態を担保することができる。

【0126】

以上のように、本発明の打撃装置は、検査対象物を打撃して、打撃に基づく振動や音を評価する検査において、簡易な構造でありながら、検査対象物に一定の打撃力を与えることができ、かつ、使い勝手が良く、再現性に優れた検査を可能なものとなっている。

【符号の説明】

【0127】

Ａ 打撃装置
１ 打撃機構
１０ 打撃ハンマー
１１ カム
１１０ 先端部
１２ 駆動部
１３ ばね
１４ エンコーダ
１５ 本体基板
１６ ハンマー本体
２ 接触ローラー
２０ 支持ブラケット
２１ ボールキャスター
３ 振動センサ
３３ カプラント
４ 制御機構
４０ モーターコントローラ
４１ 制御装置
５ 筐体
６ トリガー検出機構
６０ 導線
６１ 電極
６２ 導線
６３ 計測装置
Ｂ 打撃装置
４Ａ 制御機構
４２ 制御装置
３０ 音響センサ
Ｃ 打撃装置
２３ 接触ハンマー
３１ 振動センサ
７ 移動機構
７０ 移動タイヤ
７１ 一対の移動タイヤ
７２ ヒンジ機構
７Ａ 移動機構
７３ 一対の移動タイヤ
７４ 移動タイヤ
８ 昇降機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】