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(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】P2022015926
(43)【公開日】2022-01-21
(54)【発明の名称】打撃装置
(51)【国際特許分類】
   G01M 7/00 20060101AFI20220114BHJP
【FI】
G01M7/00
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020119105
(22)【出願日】2020-07-10
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2020-09-23
(71)【出願人】
【識別番号】512214579
【氏名又は名称】株式会社インパクト
(74)【代理人】
【識別番号】110003122
【氏名又は名称】特許業務法人タナベ・パートナーズ国際特許事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100168930
【弁理士】
【氏名又は名称】大坪 勤
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 美保恵
(72)【発明者】
【氏名】堀野 進
(57)【要約】
【課題】簡易な装置構成により安価に且つ精度良く検査対象物の打音検査を行うことができる打撃装置を提供する。
【解決手段】検査対象物を打撃する打撃部を備えた打撃装置であって、打撃部に連結され、鉛直方向を維持した状態で移動可能な縦長の中間リンクと、中間リンクに各々の一端が回転可能に連結され、互いに平行で横長の駆動リンクと駆動リンクに従動する従動リンクと、を有し、駆動リンク及び従動リンクの各々は、他端側において同一鉛直線上の異なる位置において当該鉛直線に垂直方向にそれぞれ設けられた回転軸周りに回転することを特徴とする。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
検査対象物を打撃する打撃部を備えた打撃装置であって、
前記打撃部に連結され、鉛直方向を維持した状態で移動可能な縦長の中間リンクと、
前記中間リンクに各々の一端が回転可能に連結され、互いに平行で横長の駆動リンクと前記駆動リンクに従動する従動リンクと、を有し、
前記駆動リンク及び前記従動リンクの各々は、他端側において同一鉛直線上の異なる位置において当該鉛直線に垂直方向にそれぞれ設けられた回転軸周りに回転することを特徴とする打撃装置。
【請求項2】
前記打撃部が前記検査対象物を打撃するとき、前記駆動リンク及び前記従動リンクは水平状態になることを特徴とする請求項1に記載の打撃装置。
【請求項3】
前記駆動リンクの他端側の上面側又は下面側の少なくとも一方に設けられ、前記駆動リンクの回転に係る速度を調整する第1打撃速度調整部と、
前記駆動リンクの他端を押し下げることで前記駆動リンクの回転に係る速度を調整する第2打撃速度調整部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の打撃装置。
【請求項4】
前記第1打撃速度調整部は、前記駆動リンクの他端側の上面側又は下面側の少なくとも一方に設けられ、前記駆動リンクの回転に伴い伸縮する弾性体であることを特徴とする請求項3に記載の打撃装置。
【請求項5】
前記駆動リンク及び前記従動リンクは、当該打撃装置の非動作状態において前記一端から前記他端に向かうほど下方に傾斜して配設されることを特徴とする請求項1に記載の打撃装置。
【請求項6】
前記打撃部による打撃の強度を調整する制御部を備えたことを特徴とする請求項1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。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリート等の検査対象物をハンマー等の鋼材によって叩いたときの打撃音に基づいて検査対象物のひび割れ等の欠陥を検査する装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
【0003】
特許文献1には、伸縮及び揺動が可能なブームと、ブームの先端に設けられ検査対象物に打撃を加える打撃ユニットと、打撃ユニットが検査対象物に対して打撃を加える打撃位置に到達したことを検出する検出センサを備えた打音検査用打撃装置に係る技術が開示されている。特許文献1に係る技術によれば、検査対象物に対してより適切且つ容易に位置決めすることができる。
【0004】
特許文献2には、構造物を打撃する打撃装置と、打撃時の打音を測定するマイクロホンとがマルチロータ型ヘリコプターに搭載された構造物の打音検査装置に係る技術が開示されている。特許文献2に係る技術によれば、マルチロータ型ヘリコプターを利用して高所での構造物の打音検査を簡単に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2016-50802号公報
【特許文献2】特開2015-219028号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来の打撃検査用打撃装置は複雑な制御構成若しくは装置構成となっていた。また、例えば手動の簡易な打撃検査用打撃装置では、打撃時に精度良く打撃点、すなわち検査対象物における打撃すべき点を打撃できないという問題があった。
【0007】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な装置構成で打撃点を精度良く打撃可能な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】
【0008】
上記の目的を達成するために、本発明に係る打撃装置は、検査対象物を打撃する打撃部を備えた打撃装置であって、前記打撃部に連結され、鉛直方向を維持した状態で移動可能な縦長の中間リンクと、前記中間リンクに各々の一端が回転可能に連結され、互いに平行で横長の駆動リンクと前記駆動リンクに従動する従動リンクと、を有し、前記駆動リンク及び前記従動リンクの各々は、他端側において同一鉛直線上の異なる位置において当該鉛直線に垂直方向にそれぞれ設けられた回転軸周りに回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡易な装置構成で打撃点を精度良く打撃することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本実施形態に係る打撃装置の概略構成例を示す斜視図である。
図2】本実施形態に係る打撃装置を横方向から見た図である。
図3】本実施形態に係る打撃装置の動作を説明する第1の図である。
図4】本実施形態に係る打撃装置の動作を説明する第2の図である。
図5】本実施形態に係る打撃装置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0012】
[打撃装置の構成例]
図1は、本実施形態に係る打撃装置の概略構成例を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る打撃装置を横方向から見た図である。
【0013】
図1及び図2に示す打撃装置1は、基台2、第1側板3、第2側板4、固定枠5、駆動リンク(第1アーム)6、従動リンク(第2アーム)7、中間リンク(第3アーム)8、打撃部連結部(第4アーム)9、打撃部10、第1打撃速度主調整部11、第1打撃速度副調整部12、第2打撃速度調整部13、検出部14、制御部15等を有する。図1及び図2では、非動作状態における打撃装置1の各構成要素の配置を示している。
【0014】
なお、説明の便宜上、図1に示す3次元座標系においてX軸方向、Y軸方向をそれぞれ左右方向、前後方向と称する。また図1では、第1側板3を破線で示している。一方、図2では、第1側板3、検出部14、制御部15については図示を省略する。
【0015】
基台2は、略直方体状の土台となる部分である。この基台2の略中央には、駆動リンク6や従動リンク7の長軸方向に対して垂直な上面を備えた副基台21が配設される。基台2及び副基台21は、SUS304等のステンレス鋼やエポキシ樹脂により形成される。
【0016】
また基台2の左右端において、レベル調整ネジ22、23が基台2の上下面に垂直に貫設される。これらレベル調整ネジ22、23は、基台2を水平に配置するためのものであり、下端に例えばレベル調整用のロックナット、すなわち水平な底面部分が取り付けられたネジである。これらレベル調整ネジ22、23は、例えば樹脂により形成された樹脂ネジである。
【0017】
なお、レベル調整ネジ22、23に対する振動伝達を抑制すべく、これらレベル調整ネジ22、23が基台2に貫設される場合には、レベル調整ネジ22、23と基台2との間に0.5~1mm程度の厚みのゴム緩衝材を介装することが好ましい。また、下端のロックナットにゴム緩衝材を被装することが好ましい。更に、打撃部10による打撃点を適切に設定できるように、レベル調整ネジ22、23には自動でレベルを調整する機能を付加することが好ましい。また、レベル調整ネジ22、23の配設個数や配設位置は図1図2に示す位置に限定されるものではない。
【0018】
第1側板3及び第2側板4は、それぞれ基台2の前後端に所定の間隙を介して平行に立設される例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成された平板状部材である。これら第1側板3及び第2側板4は、後述する駆動リンク5及び従動リンク6の各々の回転軸である軸部材Y1、Y2を軸支する。
【0019】
第1側板3には、軸部材Y1用の孔部31及び軸部材Y2用の孔部32が高さ方向に所定距離離間して貫通穴として形成される。第2側板4には、軸部材Y1用の孔部41及び軸部材Y2用の孔部42が高さ方向に孔部31、32間の距離と同じ距離離間して貫通穴として形成される。
【0020】
固定枠5は、第1側板3及び第2側板4の右端側において両側板3、4を挟装して斜め上方向に配設される例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成されたコの字状の枠型部材である。この固定枠5の上部裏面には、第1打撃速度主調整部11の上端が固設される。なお、固定枠5の配設方向は、駆動リンク5及び従動リンク6の長軸方向に対して垂直な方向である。
【0021】
駆動リンク6、従動リンク7は、互いに平行で例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成された横長部材である。図2から分かるように、従動リンク7は駆動リンク6に比べて左右長が短い。駆動リンク6の上面には、横長の板状部材である駆動板6aが固着される。第2打撃速度調整部13は、この駆動板6aを押し下げることで打撃装置1を作動させる。なお、駆動板6aには第1打撃速度主調整部11の一端側が駆動板6aの長軸方向に移動可能な孔部6bが形成されている。
【0022】
これら駆動リンク6及び従動リンク7は、左端(一端)において各々のリンクを前後に貫通する軸部材Y3、Y4を介して中間リンク8に回転可能に連結される。一方、この連結部分より右方(他端側)においては、鉛直方向の異なる位置に各々のリンクを貫通するよう設けられた回転軸である軸部材Y1、Y2を介して第1側板3及び第2側板4に回転可能に連結される。
【0023】
これら駆動リンク6及び従動リンク7は、図1図2に示す非動作状態では、左端から右端に向かうほど下方に傾斜して配設されている。一方、後述の図4に示すように、打撃部10が打撃点Tを打撃するとき、駆動リンク6及び従動リンク7は水平状態となるよう構成されている。
【0024】
軸部材Y1、Y2、Y3、Y4は円柱状の例えばステンレス等で形成された円柱状の軸体である。特に、軸部材Y1の前後端は孔部31、41に固着され、軸部材Y2の前後端は孔部32、42に固着される。軸部材Y3の前端側は駆動リンク6に固着され、後端側は中間リンク8に回転可能に取り付けられる。軸部材Y4の前端側は従動リンク7に固着され、後端側は中間リンク8に回転可能に取り付けられる。
【0025】
中間リンク8は、例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成された縦長部材である。図1から分かるように、駆動リンク6及び従動リンク7の各々は、軸部材Y1、Y2を介してこの中間リンク8の上下位置において回転可能に連結される。この中間リンク8には、打撃部連結部9を介して打撃部10が連結され、鉛直方向を維持した状態で移動可能である。
【0026】
打撃部連結部9は、中間リンク8の下端に取り付けられ、例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成された部材である。この打撃部連結部9は中間リンク8と打撃部10とを連結するためのものである。この打撃部連結部9には、重りを設置する等により打撃部10による打撃速度の上昇を図ってもよい。
【0027】
以上示してきた駆動リンク6、従動リンク7、中間リンク8及び打撃部連結部9は、カーボンファイバーやタモ材等の軽量な材料で構成されている。
【0028】
打撃部10は、打撃部連結部9に連結された例えばスチール製又は樹脂製のハンマーである。この打撃部10は、鋼球であってもよい。この打撃部10は、打撃装置1を用いて打音検査を行う場合にコンクリート等の検査対象物を打撃する。上記スチール製又は樹脂製のハンマーや鋼球とすることにより、打撃強度のバラつきが少なくなり、安定した波形検出が可能となる。従って、高周波並びに低周波衝撃弾性波発生打撃装置としての適用が可能となる。打撃部10は、中間リンク8とともに鉛直方向を維持した状態で見かけ上の支点O(図2参照)周りに回転することとなる。なお、支点Oと打撃部10の重心との距離L0は、軸部材Y1と軸部材Y3との距離L1と同一である。
【0029】
第1打撃速度主調整部11は、駆動板6aの右端側において上下に貫通して駆動板6aに対して垂直に配設され、内部に備えた円柱状の軸心部11a(図2参照)の頂部は固定枠5の裏面に固着される。この第1打撃速度主調整部11は、駆動リンク6(駆動板6a)の回転に係る速度を調整することにより、打撃部10による打撃速度を調整する第1の機構である。
【0030】
この第1打撃速度主調整部11は、図2に示すように、軸心部11aに縦長のバネスプリング等の弾性体11bが取り付けられており、この弾性体11bは、第1打撃速度主調整部11の頂部(固定枠5の裏面)と駆動板6aの上面との間において当該弾性体11bの上下端がいずれも固定されずに配設される。
【0031】
そのため、第2打撃速度調整部13が駆動板6aを押し下げた後に離すと、駆動板6aは打撃部10の自重や後述する弾性体12bの弾性力によりまず上方に反動するが、一定以上の力が弾性体11bに加わると当該弾性体11bの弾性力によって下方に押し返される。なお、図2に示す弾性体11b周囲のワッシャー11c、11d等の内円部にはR加工が施される。
【0032】
第1打撃速度副調整部12は、軸部材Y1と駆動リンク6の右端との間において駆動リンク6を下方から支持するよう配設され、内部に備えた円柱状の軸心部12aの下端は副基台21の上面に固着される。この第1打撃速度副調整部12は、第1打撃速度主調整部11による打撃部10の打撃速度の調整の補助を行う機構である。
【0033】
この第1打撃速度副調整部12は、図2に示すように、軸心部12aに縦長のバネスプリング等の弾性体12bが取り付けられており、この弾性体12bは、駆動リンク6の下面と副基台21の上面との間において当該弾性体12aの上下端がいずれも固定されずに配設される。
【0034】
そのため、前述の弾性体11bと異なり、第2打撃速度調整部13が駆動板6aを押し下げた後に離すと、駆動板6aは打撃部10の自動や弾性体12bの弾性力によりまず上方に反動する。その後弾性体11bの弾性力によって下方に押し返された駆動板6aは、当該弾性体12bの弾性力によって再度上方に反動する。なお、図2に示す弾性体12a周囲のワッシャー12c、12d等の内円部にはR加工が施される。
【0035】
以上に示すように、第1打撃速度主調整部11及び第1打撃速度副調整部12の各々が備える弾性体11b、12bが、それぞれ駆動リンク6(駆動板6a)の上面側及び下面側に対向して設けられている。そのため、駆動板6aが第2打撃速度調整部13によって押し下げられた状態から解放されると、まず駆動リンク6は最も大きな移動量だけ上方に反動するが、その後二つの弾性体11b、12bの作用により上下に減衰しながら移動する。これにより、打撃部10によって検査対象物を二度打ちすることを防止することができる。なお、二つの弾性体11b、12bはそれぞれ上下端が固定されずに配設されているが、上下端の少なくともいずれか一方を固定してもよい。また、第1打撃速度主調整部11と第1打撃速度副調整部12とを総称する場合には、第1打撃速度調整部という。なお、第1打撃速度主調整部11及び第1打撃速度副調整部12の一方を設けてもよい。
【0036】
第2打撃速度調整部13は、基台2の右端に設けられ、不図示のサーボモーターを内蔵し、駆動板6a側に突設された移動部13aを鉛直方向に上下動させる装置である。この第2打撃速度調整部13は、駆動リンク6(駆動板6a)の回転に係る速度を調整することにより、打撃部10による打撃速度を調整する第2の機構である。この第2打撃速度調整部13の動作は後述する制御部15によって制御される。
【0037】
この第2打撃速度調整部13は、移動部13aが駆動板6aの右端を下方に押し下げる際の駆動板6aの上下移動領域を決定する。駆動板6aの押し下げられる位置が下方であるほど、弾性体12bの収縮に基づく弾性力は大きくなり、押し下げから解放後の駆動板6aの移動速度並びに打撃部10の打撃速度は速くなる。この第2打撃速度調整部13は打撃部10の打撃速度を決定づける要素の一つとなっている。なお、この第2打撃速度調整部13の代わりに、手動で駆動板6aを下方に押し下げるように構成してもよい。
【0038】
検出部14は、打撃部10が検査対象物を打撃したときに発生する弾性波を検出する例えばAE(Acoustic Emission)センサである。この検出部14は打撃部10の近傍に配置される。制御部15は、検出部14によって検出された弾性波の波形に基づいて検査対象物の欠陥等を検査したり、移動部13aの上下移動を制御したりする一般的なコンピュータ装置である。特に移動部13aの上下移動を制御することで、打撃部10による打撃の強度を調整することができる。これら検出部14及び制御部15については既知の技術であるため、ここでは説明を省略する。
【0039】
以上説明してきたように、本実施形態に係る打撃装置1では、駆動リンク6と、従動リンク7と、これら駆動リンク6及び従動リンク7が回転可能に連結された中間リンク8とからなるリンク機構を備えている。そのため、駆動リンク6及び従動リンク7がそれぞれ軸部材Y1、Y2周りに回転した場合に、これら駆動リンク6及び従動リンク7に連結された中間リンク8は鉛直方向を維持した状態で回転する。
【0040】
従って、このようにリンク機構を活用することで、打撃部10は中間リンク8と同様に鉛直方向を維持した状態で、見かけ上の支点O周りに回転する構造となる。
【0041】
これにより、以下の利点を奏する。その利点とは、打撃時の打撃部10の移動方向を容易に真下とすることができる。すなわち、打撃時に駆動リンク6(駆動板6a)に掛かるベクトルを真上になるように寸法を設計することで、打撃時の衝撃による左右の動きの抑制につながり、打撃点の位置ずれの抑制が可能となる。詳細には図3を用いて後述する。
【0042】
なお、第1打撃速度主調整部11が備える弾性体11b、第1打撃速度副調整部12が備える弾性体12bは検査対象物の種別等に合わせて入れ替え可能にすることが好ましい。
【0043】
[打撃装置の動作例]
図3は、本実施形態に係る打撃装置の動作を説明する第1の図である。図4は、本実施形態に係る打撃装置の動作を説明する第2の図である。
【0044】
図3では、図2に示す非動作状態の配置を破線で示し、第2打撃速度調整部13の移動部13aが駆動板6aを押し下げた状態の配置を実線で示している。特に図3の実線では、駆動板6aが移動部13aによる押し下げから解放されるタイミングを示しており、その後図4に示す状態に移る。
【0045】
図3の実線に示すように、駆動リンク6及び従動リンク7はそれぞれ軸部材Y1、Y2周りに図中時計回りに角度θ1だけ回転している。同様に、打撃部10も見かけ上の支点Oを中心に角度θ1回転して上方に移動している。なお、駆動リンク6の下方に配設された弾性体12bは収縮している。
【0046】
一方の図4では、図2に示す非動作状態の配置を破線で示し、打撃部10が打撃点Tに配置された検査対象物(不図示)を打撃するタイミングの状態を実線で示している。すなわち、前述の図3の実線に示す状態において、駆動リンク6、従動リンク7及び打撃部10等は打撃部10の自重や弾性体12bによる付勢力に基づいて移動し、図4に示す状態に移行する。
【0047】
図4の実線に示すように、駆動リンク6及び従動リンク7はそれぞれ軸部材Y1、Y2周りに前述の角度θ1と逆回り(ここでは反時計回り)に、非動作状態を基準として角度θ2回転する。同様に、打撃部10も見かけ上の支点Oを中心に、非動作状態を基準として角度θ2回転して下方に移動する。
【0048】
このとき図4の実線に示すように、駆動リンク6及び従動リンク7は水平状態となる。これにより、駆動リンク6及び従動リンク7の速度ベクトルの水平方向成分はいずれも0となり、鉛直下方向成分のみとなる。中間リンク8及び打撃部10の速度ベクトルについても同様に鉛直下方向成分のみである。これにより、打撃時の打撃部10の移動方向を容易に真下とするとともに、打撃部10の左右の動きを抑制し、打撃点Tの位置ずれの抑制が可能となる。なお、駆動板6aの上昇に伴い、駆動リンク6の上方に配設された弾性体11bは収縮する。
【0049】
以上図3図4を用いて説明してきたように、本実施形態に係る打撃装置1では、駆動リンク6及び従動リンク7の軸部材Y1、Y2回りに回転した場合に、これら駆動リンク6及び従動リンク7に連結された中間リンク8及び中間リンク8に打撃部連結部9を介して連結された打撃部10も同様に回転するという簡易な装置構成で、打撃部10が打撃点Tに配置された検査対象物(不図示)を打撃することができる。
【0050】
なお、第1打撃速度主調整部11が備える弾性体11b、第1打撃速度副調整部12が備える弾性体12bがスプリングバネである場合にはこれらのバネ定数と、第2打撃速度調整部13が移動部13aを上下動させる場合の移動量とを制御することにより、打撃を行う際の打撃速度を調整することができる。
【0051】
[打撃装置の変形例]
図5は、本実施形態に係る打撃装置の変形例を示す図である。
【0052】
図5では、図1図2に示す打撃装置1の変形例に係る打撃装置1Aを示している。図5に示す打撃装置1Aの基本的構成は打撃装置1と同様であるが、打撃部連結部9に代えて打撃部連結部9Aを有する点が異なる。なお、前述の図1図2と同様の構成要素については同一の符号を付して、適宜重複する説明を省略する。
【0053】
打撃部連結部9Aは、中間リンク8の下端に取り付けられ、例えばカーボンファイバーやタモ材等で形成された略直方体状部材である。この打撃部連結部9Aは中間リンク8と打撃部10Aとを連結するためのものであるが、前述の打撃部連結部9と異なり、打撃装置1Aの左右方向略中心位置の鉛直下方向に打撃部10Aが配置されるような構成となっている。この変形例に係る打撃装置1Aによれば、打撃部10Aを略中央に配設することで左右の重量バランスを安定して動作させることが可能となる。
【0054】
打撃部10Aは、打撃部連結部9Aに連結された例えばスチール製又は樹脂製のハンマーである。この打撃部10Aは、前述の打撃部10と同様のものである。
【0055】
図5に示すようなリンク機構を活用することで、打撃部10Aは中間リンク8と同様に鉛直方向を維持した状態で、見かけ上の支点O1(支点O1と打撃部10Aの重心との距離L2は、軸部材Y1と軸部材Y3との距離L1と同一)周りに回転する構造となる。
【0056】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【0057】
1 打撃装置
2 基台
6 駆動リンク
7 従動リンク
8 中間リンク
9、9A 打撃部連結部
10 打撃部
11 第1主打撃速度調整部
11a 弾性体
12 第1副打撃速度調整部
12a 弾性体
13 第2打撃速度調整部
14 打音検出部
15 制御部
図1
図2
図3
図4
図5