JP6326939B2 - 探傷装置 - Google Patents

Description

本発明は、探傷装置に関し、詳しくは、管の欠陥を検出する探傷装置に関する。

管は、例えば、炭素繊維を含有する合成樹脂や金属からなる。管の品質を保証するために、例えば、超音波探傷により、管の欠陥を検出し、その結果に基づいて、管の品質を評価することが考えられる。

管には、例えば、継目無金属管がある。継目無金属管の欠陥を検出する方法としては、例えば、以下の方法が考えられる。

先ず、搬送ライン上を移動する継目無金属管の欠陥を、第１の探傷装置を用いて検出する。欠陥が検出された場合、欠陥が検出された位置をマーキングする。これにより、欠陥の大凡の位置が特定される。続いて、詳細な欠陥の評価を行うために、第２の探傷装置により、マーキングの近傍を探傷する場合がある。これにより、欠陥の詳細な位置や大きさが特定される。

特開２０１３−１７４５３１号公報には、超音波探傷装置が開示されている。この超音波探傷装置は、ボイラの管寄せに接続された管台の付け根部の内面に生じる減肉状況を検査するために用いられる。超音波探傷装置は、本体ブロックと、移動ブロックと、探触子と、コイルバネと、ローラとを備える。本体ブロックの下面は、管台表面の円弧状の被検査面と類似した曲面を有する。本体ブロックには、ローラが設けられている。移動ブロックは、本体ブロックに対して、上下方向に移動可能に設けられている。移動ブロックの下部には、探触子が装着されている。移動ブロックは、コイルバネを介して、本体ブロックに装着されている。

上記公報では、以下のようにして、管台の減肉状況を検査する。先ず、作業員が超音波探傷装置を管台の付け根部に載置する。このとき、ローラは、管台の外表面に接触している。ローラの軸方向は、管台の軸方向と一致している。続いて、作業員が超音波探傷装置を管台の周方向に移動させながら、探触子から超音波を発振して、管台の減肉状況を検査する。

特開２０１３−１７４５３１号公報

例えば、継目無金属管の欠陥を検出するための第２の探傷装置として、上記公報に記載の超音波探傷装置を用いる場合を想定する。この場合、超音波探傷装置は、継目無金属管に載置される。このとき、ローラは、継目無金属管の外表面に接触している。ローラの軸方向は、継目無金属管の軸方向と一致している。超音波探傷装置は、継目無金属管の周方向に移動しながら、継目無金属管の欠陥を特定する。

超音波探傷装置が継目無金属管に載置されているとき、超音波探傷装置は継目無金属管の周方向にのみ移動できる。そのため、超音波探傷装置を継目無金属管の軸方向に移動させるには、超音波探傷装置を継目無金属管から離した後、超音波探傷装置を継目無金属管の軸方向に移動させ、再び、超音波探傷装置を継目無金属管に載置する必要がある。そのため、継目無金属管の欠陥を特定する作業を容易に行うことが難しい。

本発明の目的は、管の欠陥を特定する作業を容易に行うことができる探傷装置を提供することである。

本発明の実施の形態による探傷装置は、装置本体と、検出素子と、第１転動機構と、第２転動機構と、切替機構とを備える。装置本体は、管の表面上に配置することができる。検出素子は、装置本体に設けられ、管の欠陥を検出する。第１転動機構は、装置本体に設けられる。第１転動機構は、少なくとも１つの球体を含む。球体は、管の表面に接触可能に配置される。第１転動機構は、球体が管の表面上で管の軸方向及び周方向に転がることを許容する。第２転動機構は、装置本体に設けられる。第２転動機構は、少なくとも１つの車輪を含む。車輪は、管の表面に接触可能に配置される。第２転動機構は、車輪が管の表面上で管の軸方向に転がることを許容する。切替機構は、装置本体に設けられる。切替機構は、第１転動機構及び第２転動機構の一方を装置本体に対して変位させることにより、動作モードを切り替える。動作モードには、第１動作モードと、第２動作モードとが含まれる。第１動作モードでは、装置本体が第１転動機構に基づいて管の表面上を移動する。第２動作モードでは、装置本体が第２転動機構に基づいて管の表面上を移動する。

本発明の実施の形態による探傷装置は、管の欠陥を特定する作業を容易に行うことができる。

本発明の実施の形態による探傷装置を示す平面図である。 図１に示す探傷装置であって、カバーを取り外した状態を示す平面図である。 図１に示す探傷装置の底面図である。 図１に示す探傷装置の前後方向での断面図である。 図１に示す探傷装置の幅方向での断面図である。 図１に示す探傷装置の幅方向での断面図であって、探傷装置が継目無金属管の表面上に配置されている状態を示す断面図である。 第１取付機構により、検出素子が支持ユニットに取り付けられている状態を示す平面図である。 第１取付機構により、検出素子が支持ユニットに取り付けられていない状態を示す平面図である。 第２取付機構により、検出素子が支持ユニットに取り付けられている状態を示す平面図である。 第２取付機構により、検出素子が支持ユニットに取り付けられていない状態を示す平面図である。 支持軸に設けられた磁石が継目無金属管の表面から離れている状態を示す断面図である。 支持軸に設けられた磁石が継目無金属管の表面に接触している状態を示す断面図である。 車輪の回転軸と、駆動ユニットが回転させる出力軸との関係を示す断面図である。 ボールベアリングの伝達軸と、駆動ユニットが回転させる伝達軸に設けられたウォーム歯車との関係を示す断面図である。 ボールベアリングが継目無金属管の表面に接しておらず、且つ、車輪が継目無金属管の表面に接している状態を示す説明図である。 ボールベアリングが継目無金属管の表面に接しており、且つ、車輪が継目無金属管の表面に接していない状態を示す説明図である。

本発明の実施の形態による探傷装置は、装置本体と、検出素子と、第１転動機構と、第２転動機構と、切替機構とを備える。装置本体は、管の表面上に配置することができる。検出素子は、装置本体に設けられ、管の欠陥を検出する。第１転動機構は、装置本体に設けられる。第１転動機構は、少なくとも１つの球体を含む。球体は、管の表面に接触可能に配置されている。第１転動機構は、球体が管の表面上で管の軸方向及び周方向に転がることを許容する。第２転動機構は、装置本体に設けられる。第２転動機構は、少なくとも１つの車輪を含む。車輪は、管の表面に接触可能に配置されている。第２転動機構は、車輪が管の表面上で管の軸方向に転がることを許容する。切替機構は、装置本体に設けられる。切替機構は、第１転動機構及び第２転動機構の一方を装置本体に対して変位させることにより、動作モードを切り替える。動作モードには、第１動作モードと、第２動作モードとが含まれる。第１動作モードでは、装置本体が第１転動機構に基づいて管の表面上を移動する。第２動作モードでは、装置本体が第２転動機構に基づいて管の表面上を移動する。

上記探傷装置は、第１動作モードである場合、管の表面上を、管の軸方向及び周方向に移動できる。そのため、例えば、管に付されたマーキングの近傍を探傷して、管の欠陥の位置を特定する作業が容易になる。

上記探傷装置は、第２動作モードである場合、管の表面上を、管の軸方向にのみ移動できる。そのため、例えば、欠陥の大きさを特定し易くなる。

したがって、上記探傷装置においては、欠陥を特定する作業を容易に行うことができる。

管は、例えば、炭素繊維を含む合成樹脂からなるものであってもよいし、金属からなるものであってもよい。管が金属管である場合、金属管は、例えば、溶接に起因する継目がないものであってもよいし、溶接に起因する継目があるものであってもよい。

好ましくは、第２転動機構は、車輪を回転させる駆動機構をさらに含む。この場合、探傷装置は、略一定の速度で移動しながら、欠陥を検出できる。そのため、欠陥の大きさを特定する作業が容易になる。

好ましくは、探傷装置は、車輪の回転を検出するエンコーダをさらに備える。この場合、欠陥の大きさ、具体的には、管の軸方向での長さを特定するときの精度が向上する。

好ましくは、探傷装置は、スプリングをさらに備える。スプリングは、装置本体が管の表面上に配置されているときに、検出素子を管の表面に押し当てる。管の直径が異なる場合であっても、検出素子を管の表面に安定して接触させることができる。

好ましくは、検出素子は、素子本体と、アタッチメントとを含む。アタッチメントは、素子本体に対して着脱可能に設けられる。アタッチメントは、装置本体が管の表面上に配置されているときに、管の表面に接する。管の直径が異なる場合であっても、アタッチメントを変更することで、検出素子を管の表面に安定して接触させることができる。

好ましくは、探傷装置は、磁石と、操作機構とをさらに備える。操作機構は、磁石を装置本体に対して変位させる。操作機構は、装置本体が管の表面上に配置されているときに、磁石を管の表面に接触させる。管が磁性材料からなる場合には、探傷装置を管の表面上に固定できる。

好ましくは、装置本体は、底面を含む。底面は、装置本体が管の表面上に配置されているときに、管の表面に対向する。底面は、中央底面と、一対の傾斜底面とを含む。一対の傾斜底面は、管の周方向で中央底面の両隣に位置し、中央底面に対して傾斜している。第１転動機構は、球体を複数含む。第２転動機構は、車輪を複数含む。一対の傾斜底面のそれぞれに、球体が少なくとも１つ配置されている。一対の傾斜底面のそれぞれに、車輪が少なくとも１つ配置されている。この場合、探傷装置が管の表面上に配置された状態を安定させることができる。

管の直径が異なる場合であっても、球体及び車輪を管の表面に接触させることができる。そのため、管の直径が異なる場合であっても、探傷装置を管の表面上で移動させることができる。

好ましくは、装置本体は、底面を含む。底面は、装置本体が管の表面上に配置されているときに、管の表面に対向する。球体及び車輪は、底面に配置されている。探傷装置は、磁石をさらに備える。磁石は、底面に配置される。装置本体が管の表面上に配置されているとき、磁石と管との間には、隙間が形成されている。管が磁性材料からなる場合、探傷装置を管の表面上に安定して配置できる。

［実施の形態］
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態による探傷装置１０について説明する。図中同一又は相当部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。本実施形態では、管が継目無鋼管である場合を例に説明するが、管は継目無金属管に限定されない。

図１は、探傷装置１０の平面図である。図２は、探傷装置１０において、カバー２６を取り外した状態を示す平面図である。図３は、探傷装置１０の底面図である。図４は、探傷装置１０の前後方向での断面図である。図５は、探傷装置１０の幅方向（平面視で前後方向に垂直な方向）での断面図である。図６は、探傷装置１０の幅方向での断面図であって、探傷装置１０が小径の継目無金属管の表面上に配置されている状態を示す。なお、図４において、右半分は、探傷装置１０が大径の継目無金属管の表面上に配置されている状態を示し、左半分は、探傷装置１０が小径の継目無金属管の表面上に配置されている状態を示す。以下、図１〜図６参照しながら、探傷装置１０について説明する。

図１、図２、図３、図５及び図６に示すように、探傷装置１０は、装置本体１２と、検出素子１４と、第１転動機構１６と、第２転動機構１８と、切替機構２０とを備える。

図１、図２、図５及び図６に示すように、装置本体１２は、ベース部材２２と、カバー２４Ａ、２４Ｂと、カバー２６と、カバー２８Ａ，２８Ｂと、把持部３０とを含む。

図３、図５及び図６に示すように、ベース部材２２は、底面２３を備える。底面２３は、図５及び図６に示すように、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置されているときに、表面ＳＦと対向する。底面２３は、中央底面２３Ａと、一対の傾斜底面２３Ｂ、２３Ｃとを含む。

図３に示すように、中央底面２３Ａは、略一定の幅寸法で、前後方向（図３の上下方向）に延びている。つまり、中央底面２３Ａは、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに配置された状態（図５及び図６参照）で、継目無金属管ＳＰの軸方向に略一定の幅寸法で延びている。このことから明らかなように、探傷装置１０の前後方向は、継目無金属管ＳＰの軸方向と一致している。

図５及び図６に示すように、一対の傾斜底面２３Ｂ、２３Ｃは、継目無金属管ＳＰの周方向で中央底面２３Ａの両隣に位置する。各傾斜底面２３Ｂ、２３Ｃは、中央底面２３Ａに対して傾斜している。各傾斜底面２３Ｂ、２３Ｃは、図３に示すように、略一定の幅寸法で、前後方向（図３の上下方向）に延びている。

図４に示すように、ベース部材２２には、２つの凹部２２Ａ、２２Ｂが形成されている。２つの凹部２２Ａは、前後方向（図４の左右方向）に離れている。

図４に示すように、凹部２２Ａ内には、駆動ユニット３２Ａが配置されている。凹部２２Ｂ内には、駆動ユニット３２Ｂが配置されている。各駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂは、例えば、電動モータと、減速手段とを含む。減速手段は、例えば、減速歯車列等である。

図２に示すように、各駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂは、２つの出力軸３４Ａ、３４Ｂを含む。出力軸３４Ａには、出力歯車３６Ａが配置されている。出力軸３４Ｂには、出力歯車３６Ｂが配置されている。

図２及び図４に示すように、カバー２４Ａは、駆動ユニット３２Ａを覆う。カバー２４Ｂは、駆動ユニット３２Ｂを覆う。

図２、図４〜図６に示すように、ベース部材２２には、支持ユニット３８が配置されている。つまり、装置本体１２は、支持ユニット３８を含む。支持ユニット３８は、ベース部材２２に対して上下方向（図４〜図６の上下方向）に移動可能である。

図２及び図４に示すように、支持ユニット３８は、本体３８Ａと、凸部３８Ｂとを備える。凸部３８Ｂは、本体３８Ａの下面から下方に向かって突出している。図２及び図３に示すように、凸部３８Ｂの断面形状（突出方向に垂直な方向の断面形状）は、ベース部材２２に形成された孔４０の開口形状よりも一回り小さい。凸部３８Ｂが孔４０内を移動することにより、支持ユニット３８がベース部材２２に対して上下方向に移動する（図４〜図６参照）。

図３及び図４に示すように、支持ユニット３８は、２つのボールベアリング４２Ａ、４２Ｂを備える。２つのボールベアリング４２Ａ、４２Ｂは、凸部３８Ｂの先端に配置されている。２つのボールベアリング４２Ａ、４２Ｂは、凸部３８Ｂの突出方向で同じ位置に配置されている。２つのボールベアリング４２Ａ、４２Ｂは、前後方向に離れている。

図３及び図４に示すように、各ボールベアリング４２Ａ、４２Ｂは、球体４４と、ハウジング４６とを備える。ハウジング４６は、球体４４を回転可能に支持する。

図２〜図６に示すように、支持ユニット３８には、検出素子１４が配置されている。つまり、検出素子１４は、装置本体１２に設けられる。検出素子１４は、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置されている状態（図５及び図６参照）で、継目無金属管ＳＰの欠陥を検出できるものであれば、特に限定されない。検出素子１４は、例えば、超音波探触子であってもよいし、渦流センサアレイであってもよい。因みに、本実施形態では、検出素子１４は、超音波探触子である。

図２〜図６に示すように、検出素子１４は、素子本体１４Ａと、アタッチメント１４Ｂとを含む。

図４に示すように、素子本体１４Ａには、コード１５の一端が接続される。コード１５の他端は、探傷装置１０とは別に設けられた測定装置に接続される。素子本体１４Ａが検出した信号は、コード１５を介して、測定装置に送られる。測定装置は、表示部を備える。測定装置は、素子本体１４Ａから送られてきた信号を処理し、その結果を表示部に表示する。

アタッチメント１４Ｂは、いわゆる楔である。アタッチメント１４Ｂは、素子本体１４Ａに対して着脱可能に設けられている。図５及び図６に示すように、アタッチメント１４Ｂは、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置されているときに、継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに接している。

図３及び図４に示すように、検出素子１４は、２つのボールベアリング４２Ａ、４２Ｂの間に配置される。検出素子１４は、支持ユニット３８に形成された孔４８内に配置される。この状態で、検出素子１４は、図２、図３及び図４に示すように、一対の取付機構５０、５０及び一対の取付機構５２、５２により、支持ユニット３８に取り付けられる。

図４、図７〜図１０を参照しながら、一対の取付機構５０、５０及び一対の取付機構５２、５２について説明する。図７は、一対の取付機構５０、５０により、検出素子１４が支持ユニット３８に取り付けられている状態を示す平面図である。図８は、一対の取付機構５０、５０により、検出素子１４が支持ユニット３８に取り付けられていない状態を示す平面図である。図９は、一対の取付機構５２、５２により、検出素子１４が支持ユニット３８に取り付けられている状態を示す平面図である。図１０は、一対の取付機構５２、５２により、検出素子１４が支持ユニット３８に取り付けられていない状態を示す平面図である。

図２、図７及び図８に示すように、一対の取付機構５０、５０の各々は、回転体５０Ａと、取付部材５０Ｂと、ねじ５０Ｃとを含む。

回転体５０Ａは、支持ユニット３８の上面に配置されている。回転体５０Ａは、支持ピン５４の中心軸線周りに回転可能である。回転体５０Ａの外周面の一部は、支持ピン５４の中心軸線と平行な平面である。

取付部材５０Ｂは、筒５６と、軸５８とを含む。軸５８は、筒５６の外周面から突出している。軸５８は、支持ユニット３８の上面に開口する２つの孔６０Ａ、６０Ｂの何れかに挿入される。

ねじ５０Ｃは、筒５６に挿入されて、回転体５０Ａに取り付けられる。

図４、図９及び図１０に示すように、一対の取付機構５２、５２の各々は、保持部材６２と、２つのねじ６４とを含む。

保持部材６２は、凸部３８Ｂの先端に配置される。保持部材６２は、前後方向にスライド可能である。保持部材６２には、２つの孔６２Ａ（図４参照）が形成されている。各孔６２Ａは、前後方向に延びる長孔である。各孔６２Ａには、ねじ６４が挿入される。ねじ６４は、凸部３８に取り付けられる。

検出素子１４は、以下のようにして、一対の取付機構５０、５０及び一対の取付機構５２、５２により、支持ユニット３８に取り付けられる。

先ず、孔４０内に検出素子１４を配置する。このとき、検出素子１４（具体的には、アタッチメント１４Ｂ）は、一対の保持部材６２、６２の間に位置する。各保持部材６２を検出素子１４に向けて移動させて、図９に示すように、一対の保持部材６２、６２により、検出素子１４を挟む。この状態で、ねじ６４を締める。このとき、アタッチメント１４Ｂに形成された段差１４１が各保持部材６２に接触する。これにより、検出素子１４が孔４０から抜け出す（具体的には、支持ユニット３８の下方へ抜け出す）のを防ぐことができる。

続いて、回転体５０Ａを支持ピン５４周りに回転させて、孔４０が開口する方向、つまり、上下方向から見て、回転体５０Ａの一部を検出素子１４（具体的には、素子本体１４Ａ）に重ねる。続いて、取付部材５０Ｂの軸５８を孔６０Ａに挿入する。続いて、取付部材５０Ｂの筒５６にねじ５０Ｃを挿入し、ねじ５０Ｃを回転体５０Ａに取り付ける。これにより、図７に示すように、一対の取付機構５０、５０により、検出素子１４が孔４０から抜け出す（具体的には、支持ユニット３８の上方へ抜け出す）のを防ぐことができる。

上述のようにして、検出素子１４が孔４０から抜け出すのが防止される。その結果、検出素子１４が支持ユニット３８に取り付けられる。

検出素子１４は、以下のようにして、支持ユニット３８から取り外すことができる。

先ず、ねじ５０Ｃを回転体５０Ａから取り外し、取付部材５０Ｂの筒５６から抜き取る。続いて、回転体５０Ａを支持ピン５４周りに回転させて、孔４０が開口する方向、つまり、上下方向から見て、回転体５０Ａが検出素子１４（具体的には、素子本体１４Ａ）に重ならないようにする。これにより、検出素子１４を孔４０から抜き取ることができる。なお、回転体５０Ａが上記の位置にある場合に、取付部材５０Ｂの軸５８を孔６０Ｂに挿入した後、取付部材５０Ｂの筒５６にねじ５０Ｃを挿入し、ねじ５０Ｃを回転体５０Ａに取り付けてもよい。この場合、図８に示すように、回転体５０Ａを上記の位置で固定することができる。

或いは、ねじ６４を緩めて、図１０に示すように、各保持部材６２を検出素子１４から離す方向に移動させる。これにより、検出素子１４を孔４０から抜き取ることができる。

図２及び図４に示すように、支持ユニット３８は、２つの支持軸６６を備える。２つの支持軸６６は、前後方向に離れている。支持軸６６の一端部は、支持ユニット３８に形成された凹部６８内に位置している。支持軸６６の他端部は、ベース部材２２に形成された孔７０に挿入される。凹部６８及び孔７０のガイド作用により、支持軸６６が上下方向に移動できる。支持軸６６には、操作レバー７２が設けられている。支持軸６６の他端部には、磁石７４が取り付けられている。

図１１Ａ及び図１１Ｂを参照しながら、支持軸６６を上下に移動させた場合について説明する。図１１Ａは、支持軸６６に設けられた磁石７４が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦから離れている状態を示す断面図である。図１１Ｂは、支持軸６６に設けられた磁石７４が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに接触している状態を示す断面図である。

支持軸６６の上下方向への移動は、操作レバー７２を回転操作することで行われる。探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置された状態で、操作レバー７２を回転操作する。図１１Ａに示すように、磁石７４が表面ＳＦから離れているときに、操作レバー７２を回転操作することにより、図１１Ｂに示すように、磁石７４が表面ＳＦに接触する。継目無金属管ＳＰが磁性材料からなる場合、磁石７４の磁力の作用により、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰ上に固定させることができる。一方、図１１Ｂに示すように、磁石７４が表面ＳＦに接しているときに、操作レバー７２を回転操作することにより、図１１Ａに示すように、磁石７４が表面ＳＦから離れる。これにより、磁石７４の磁力の作用を利用した、探傷装置１０の継目無金属管ＳＰへの固定状態を解除することができる。つまり、本実施形態では、操作レバー７２及び支持軸６６を含んで、操作機構が実現されている。

図１、図４〜図６に示すように、ベース部材２２には、カバー２６が配置されている。カバー２６は、支持ユニット３８を覆う。

図１、図４〜図６に示すように、カバー２６には、把持部３０が配置されている。作業者は、把持部３０を持ちながら、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上で移動させる。

図４に示すように、把持部３０には、凹部３０Ａが形成されている。カバー２６の側壁には、切欠２６Ａが形成されている。カバー２６の天板には、開口２６Ｂが形成されている。検出素子１４に接続されたコード１５は、凹部３０Ａ、開口２６Ｂ及び切欠２６Ａを介して、探傷装置１０の外部へと延びている。

図２、図３、図５及び図６に示すように、探傷装置１０は、２つのコイルスプリング１０２を、さらに備える。コイルスプリング１０２の一端は、ベース部材２２に形成された孔１０４内に位置する。コイルスプリング１０２の一端は、ベース部材２２に固定される。コイルスプリング１０２の他端は、支持ユニット３８に設けられた筒１０６内に位置する。コイルスプリング１０２の他端は、筒１０６に固定される。筒１０６の一端（コイルスプリング１０２が固定されているほうの端）は、把持部３０に形成された凹部３０Ｂ内に位置する。

支持ユニット３８には、支持ユニット３８をベース部材２２に近づける方向に、コイルスプリング１０２の付勢力が、常時、及ぼされる。その結果、図５及び図６に示すように、互いに異なる直径を有する継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に探傷装置１０が配置される場合であっても、検出素子１４が表面ＳＦに接触する。

図２、図３、図５及び図６に示すように、探傷装置１０は、２つのロッド１０８を、さらに備える。ロッド１０８は、支持ユニット３８に設けられた筒１１０に挿入される。ロッド１０８の一端は、ベース部材２２に固定される。ロッド１０８の他端は、把持部３０に固定される。

図２及び図３に示すように、ベース部材２２には、第１転動機構１６が配置されている。第１転動機構１６は、複数（本実施形態では、８つ）のボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈを備える。

８つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈのうち、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄは、傾斜底面２３Ｂに配置されている。これらのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄは、前後方向に並んでいる。２つのボールベアリング１６Ａ、１６Ｂは、検出素子１４よりも前方に位置する。２つのボールベアリング１６Ｃ、１６Ｄは、検出素子１４よりも後方に位置する。

８つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈのうち、４つのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈは、傾斜底面２３Ｃに配置されている。これらのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈは、前後方向に並んでいる。２つのボールベアリング１６Ｅ、１６Ｆは、検出素子１４よりも前方に位置する。２つのボールベアリング１６Ｇ、１６Ｈは、検出素子１４よりも後方に位置する。

各ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈは、球体７６と、ハウジング７８と、伝達軸８０とを備える。ハウジング７８は、球体７６を回転可能に支持する。伝達軸８０は、ハウジング７８に設けられている。

図３に示すように、ベース部材２２の底面２３には、複数（本実施形態では、８つ）の磁石１７Ａ〜１７Ｈが配置されている。

８つの磁石１７Ａ〜１７Ｈのうち、４つの磁石１７Ａ〜１７Ｄは、傾斜底面２３Ｂに配置されている。磁石１７Ａは、ボールベアリング１６Ａとボールベアリング１６Ｂとの間に位置する。磁石１７Ｂ及び磁石１７Ｃは、ボールベアリング１６Ｂとボールベアリング１６Ｃとの間に位置する。磁石１７Ｄは、ボールベアリング１６Ｃとボールベアリング１６Ｄとの間に位置する。

図４に示すように、４つの磁石１７Ａ〜１７Ｄの各々の端面は、傾斜底面２３Ｂに垂直な方向において、傾斜底面２３Ｂと同じ位置にある。つまり、４つの磁石１７Ａ〜１７Ｄは、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置された状態（図５及び図６参照）で、表面ＳＦから離れている。

図３に示すように、８つの磁石１７Ａ〜１７Ｈのうち、４つの磁石１７Ｅ〜１７Ｈは、傾斜底面２３Ｃに配置されている。磁石１７Ｅは、ボールベアリング１６Ｅとボールベアリング１６Ｆとの間に位置する。磁石１７Ｆ及び磁石１７Ｇは、ボールベアリング１６Ｆとボールベアリング１６Ｇとの間に位置する。磁石１７Ｈは、ボールベアリング１６Ｇとボールベアリング１６Ｈとの間に位置する。

４つの磁石１７Ｅ〜１７Ｈの各々の端面は、４つの磁石１７Ａ〜１７Ｄの場合と同様に、傾斜底面２３Ｃに垂直な方向において、傾斜底面２３Ｃと同じ位置にある。つまり、４つの磁石１７Ｅ〜１７Ｈは、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置された状態（図５及び図６参照）で、表面ＳＦから離れている。

図２に示すように、ベース部材２２には、第２転動機構１８が配置されている。第２転動機構１８は、複数（本実施形態では、４つ）の車輪１８Ａ〜１８Ｄを備える。車輪１８Ａ〜１８Ｄは、例えば、ベース部材２２に形成された凹部内に配置される。当該凹部は、例えば、カバー２８Ａ、２８Ｂ等で覆われる。

図３に示すように、車輪１８Ａは、傾斜底面２３Ｂに形成された開口２５Ａ内に位置する。図２に示すように、車輪１８Ａは、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａの近くに配置される。車輪１８Ａは、回転軸９６Ａを備える。駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａの回転が回転軸９６Ａに伝達されることにより、車輪１８Ａが回転する。

図３に示すように、車輪１８Ｂは、傾斜底面２３Ｂに形成された開口２５Ｂ内に位置する。図２に示すように、車輪１８Ｂは、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａの近くに配置される。車輪１８Ｂは、回転軸９６Ｂを備える。駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａの回転が回転軸９６Ｂに伝達されることにより、車輪１８Ｂが回転する。

図３に示すように、車輪１８Ｃは、傾斜底面２３Ｃに形成された開口２５Ｃ内に位置する。図２に示すように、車輪１８Ｃは、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ｂの近くに配置される。車輪１８Ｃは、回転軸９６Ｃを備える。駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ｂの回転が回転軸９６Ｃに伝達されることにより、車輪１８Ｃが回転する。

図３に示すように、車輪１８Ｄは、傾斜底面２３Ｃに形成された開口２５Ｄ内に位置する。図２に示すように、車輪１８Ｄは、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ｂの近くに配置される。車輪１８Ｄは、回転軸９６Ｄを備える。駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ｂの回転が回転軸９６Ｄに伝達されることにより、車輪１８Ｄが回転する。

図１２を参照しながら、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａと回転軸９６Ａとの関係について説明する。図１２は、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａと回転軸９６Ａとの関係を示す断面図である。なお、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ｂと回転軸９６Ｂとの関係、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａと回転軸９６Ｃとの関係、及び、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ｂと回転軸９６Ｄとの関係も、図１２に示すものと同じである。

駆動ユニット３２Ａの出力軸３４Ａが備える出力歯車３６Ａは、回転軸９６Ａが備える歯車９８Ａと噛み合っている。そのため、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａが回転すると、回転軸９６Ａが回転する。その結果、車輪１８Ａが回転する。

上述の説明から明らかなように、本実施形態では、駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂと、回転軸９６Ａ〜９６Ｄとを含んで、駆動機構が実現されている。駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂの動作は、把持部３０に設けられたスイッチ１１２（図１参照）により、制御される。

図２に示すように、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａの近くには、エンコーダ１００Ａが配置されている。エンコーダ１００Ａは、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａの回転を検出するために、駆動ユニット３２Ａが備える出力軸３４Ａに連結されている。

図２に示すように、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａの近くには、エンコーダ１００Ｂが配置されている。エンコーダ１００Ｂは、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａの回転を検出するために、駆動ユニット３２Ｂが備える出力軸３４Ａに連結されている。

図２に示すように、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄの近くには、伝達軸８２Ａと、駆動ユニット８４Ａとが配置されている。駆動ユニット８４Ａは、例えば、電動モータと、減速手段とを含む。減速手段は、例えば、減速歯車列である。駆動ユニット８４Ａは、伝達軸８２Ａを回転させる。伝達軸８２Ａは、前後方向に延びている。伝達軸８２Ａは、４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄを備える。４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄは、前後方向に離れて配置されている。伝達軸８２Ａ及び駆動ユニット８４Ａは、例えば、ベース部材２２に形成された凹部内に配置される。当該凹部は、例えば、カバー２８Ａで覆われる。

図２及び図１３を参照しながら、伝達軸８２Ａが有する４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄと、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄの各々が有する伝達軸８０との関係について説明する。図１３は、ボールベアリング１６Ａが有する伝達軸８０とウォーム歯車８３Ａとの関係を示す断面図である。なお、ボールベアリング１６Ｂが有する伝達軸８０とウォーム歯車８３Ｂとの関係、ボールベアリング１６Ｃが有する伝達軸８０とウォーム歯車８３Ｃとの関係、及び、ボールベアリング１６Ｄが有する伝達軸８０とウォーム歯車８３Ｄとの関係も、図１３に示すものと同じである。

図１３に示すように、伝達軸８０は、軸８０Ａ及び歯車８０Ｂを含む。軸８０Ａは、ハウジング７８に設けられている。軸８０Ａは、ハウジング７８において、球体７６が露出している端面とは反対側の端面から突出している。歯車８０Ｂは、軸８０Ａに取り付けられている。歯車８０Ｂは、軸８０Ａと一体的に回転する。ハウジング７８は、凹部８６内に配置されている。軸８０Ａは、孔８８に挿入されている。軸８０Ａの一部は、凹部９０内に位置する。凹部９０は、孔８８を介して、凹部８６と繋がっている。歯車８０Ｂは、凹部９０内に位置している。軸８０Ａの先端は、支持部材９２により、回転可能に支持されている。支持部材９２は、ベース部材２２に取り付けられる。凹部９０は、カバー２８Ａによって覆われる。

図１３に示すように、ウォーム歯車８３Ａは、ボールベアリング１６Ａの歯車８０Ｂと噛み合っている。ウォーム歯車８３Ａが回転することにより、歯車８０Ｂが回転する。歯車８０Ｂが回転することにより、ボールベアリング１６Ａが伝達軸８０の軸方向に移動する。つまり、ウォーム歯車８３Ａが回転することにより、伝達軸８０が回転し、ボールベアリング１６Ａが伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｂの回転は、ボールベアリング１６Ｂの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｂは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｃの回転は、ボールベアリング１６Ｃの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｃは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｄの回転は、ボールベアリング１６Ｄの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｄは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄは、伝達軸８２Ａに設けられている。そのため、４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄの回転は、同期している。したがって、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄの移動も同期している。

図２に示すように、４つのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈの近くには、伝達軸８２Ｂと、駆動ユニット８４Ｂとが配置されている。駆動ユニット８４Ｂは、例えば、電動モータと、減速手段とを含む。減速手段は、例えば、減速歯車列である。駆動ユニット８４Ｂは、伝達軸８２Ｂを回転させる。伝達軸８２Ｂは、前後方向に延びている。伝達軸８２Ｂには、４つのウォーム歯車８３Ｅ〜８３Ｈが配置されている。伝達軸８２Ｂ及び駆動ユニット８４Ｂは、例えば、ベース部材２２に形成された凹部内に配置される。当該凹部は、例えば、カバー２８Ｂで覆われる。

ここで、伝達軸８２Ｂが有する４つのウォーム歯車８３Ｅ〜８３Ｈと、４つのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈの各々が有する伝達軸８０との関係は、伝達軸８２Ａが有する４つのウォーム歯車８３Ａ〜８３Ｄと、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄの各々が有する伝達軸８０との関係と同じである。つまり、ウォーム歯車８３Ｅの回転は、ボールベアリング１６Ｅの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｅは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｆの回転は、ボールベアリング１６Ｆの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｆは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｇの回転は、ボールベアリング１６Ｇの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｇは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

同様に、ウォーム歯車８３Ｈの回転は、ボールベアリング１６Ｈの伝達軸８０に伝達される。その結果、ボールベアリング１６Ｈは、伝達軸８０の軸方向に移動する。

４つのウォーム歯車８３Ｅ〜８３Ｈは、伝達軸８２Ｂに設けられている。そのため、４つのウォーム歯車８３Ｅ〜８３Ｈの回転は、同期している。したがって、４つのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈの移動も同期している。

上述のように、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈは移動する。一方、車輪１８Ａ〜１８Ｄは移動しない。つまり、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈは、車輪１８Ａ〜１８Ｄに対して移動する。

図１４Ａ及び図１４Ｂを参照しながら、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置した状態でのボールベアリング１６Ａ及び車輪１８Ａと表面ＳＦとの関係について説明する。図１４Ａは、ボールベアリング１６Ａが表面ＳＦに接しておらず、且つ、車輪１８Ａが表面ＳＦに接している状態を示す説明図である。図１４Ｂは、ボールベアリング１６Ａが表面ＳＦに接しており、且つ、車輪１８Ａが表面ＳＦに接していない状態を示す説明図である。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、ボールベアリング１６Ａ及び車輪１８Ａと表面ＳＦとを例に示しているが、他のボールベアリング及び車輪と表面ＳＦとの関係も、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すものと同じである。

ボールベアリング１６Ａを、傾斜底面２３Ｂから突出する方向、つまり、凹部８６（図１３参照）から抜け出す方向に移動させる。この場合、図１４Ａに示すように、ボールベアリング１６Ａが有する球体７６は、表面ＳＦに接している。一方、車輪１８Ａは、表面ＳＦから離れている。つまり、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの球体７６が表面ＳＦ上を転がる第１動作モードが実現される。

ボールベアリング１６Ａを、傾斜底面２３Ｂから突出しない方向、つまり、凹部８６（図１３参照）に収容する方向へ移動させる。この場合、図１４Ｂに示すように、ボールベアリング１６Ａが有する球体７６は、表面ＳＦから離れている。一方、車輪１８Ａは、表面ＳＦに接している。つまり、車輪１８Ａ〜１８Ｄが表面ＳＦ上を転がる第２動作モードが実現される。

上述のように、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄを移動させるには、駆動ユニット８４Ａにより、伝達軸８２Ａを回転させて、伝達軸８２Ａの回転を、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄの伝達軸８０に伝達させる。ボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈを移動させるには、駆動ユニット８４Ｂにより、伝達軸８２Ｂを回転させて、伝達軸８２Ｂの回転を、ボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈの伝達軸８０に伝達させる。つまり、本実施形態では、駆動ユニット８４Ａ、８４Ｂと、伝達軸８２Ａ、８２Ｂと、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの伝達軸８０とを含んで、切替機構２０が実現されている。駆動ユニット８４Ａ、８４Ｂの動作は、把持部３０に設けられたスイッチ１１４（図１参照）により、制御される。

続いて、探傷装置１０を用いた探傷方法について説明する。探傷の対象となるのは、継目無金属管ＳＰの欠陥である。具体的には、ラミネーションである。

先ず、欠陥の大凡の位置にマーキングが付された継目無金属管ＳＰを準備する。マーキングは、例えば、超音波探傷装置により、搬送ライン上を移動する継目無金属管ＳＰの欠陥を検出した場合に付される。

続いて、探傷装置１０により、継目無金属管ＳＰに付されたマーキングの近傍を探傷し、欠陥が形成された位置、及び、欠陥の大きさ（面積）を特定する。具体的には、以下のとおりである。

先ず、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置する。続いて、スイッチ１１４を操作し、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの各々を移動させる。これにより、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの各々の球体７６が表面ＳＦに接触し、且つ、車輪１８Ａ〜１８Ｄが表面ＳＦから離れる（図１４Ａ参照）。つまり、球体７６が表面ＳＦ上を転がる第１動作モードが実現される。この場合、探傷装置１０は、継目無金属管ＳＰの軸方向及び周方向のそれぞれに移動できる。

探傷装置１０が表面ＳＦ上に配置された状態で、検出素子１４（具体的には、アタッチメント１４Ｂ）が表面ＳＦに接し、且つ、ボールベアリング４２Ａ、４２Ｂの各々の球体４４が表面ＳＦに接している（図４参照）。つまり、球体４４が表面ＳＦ上を転がる。

検出素子１４及びボールベアリング４２Ａ、４２Ｂは、コイルスプリング１０２の付勢力により、表面ＳＦに押し付けられる。そのため、継目無金属管ＳＰのサイズ（具体的には、直径）が異なる場合であっても、検出素子１４及びボールベアリング４２Ａ、４２Ｂを継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに安定して接触させることができる。

上述のように、第１動作モードが設定された状態では、探傷装置１０は、継目無金属管ＳＰの軸方向及び周方向のそれぞれに移動できる。そのため、マーキングの付近を探傷して、欠陥の具体的な位置を特定する作業が容易になる。

探傷装置１０により、欠陥の具体的な位置を特定した後、スイッチ１１４を操作し、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの各々を移動させる。これにより、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの各々の球体７６が表面ＳＦに接触せず、且つ、車輪１８Ａ〜１８Ｄが表面ＳＦに接触する（図１４Ｂ参照）。つまり、車輪１８Ａ〜１８Ｄが表面ＳＦ上を転がる第２動作モードが実現される。この場合、探傷装置１０は、継目無金属管ＳＰの軸方向にのみ移動できる。

続いて、スイッチ１１２を操作し、駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂを駆動させる。これにより、各駆動ユニット３２Ａ、３２Ｂが備える出力軸３４Ａ、３４Ｂが回転する。その結果、回転軸９６Ａ〜９６Ｄが回転する。つまり、車輪１８Ａ〜１８Ｄが回転する。その結果、探傷装置１０が、継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上を、継目無金属管ＳＰの軸方向に略一定の速度で移動する。このとき、検出素子１４により、欠陥を検出する。そのため、欠陥の具体的な大きさ、つまり、面積を特定する作業が容易になる。

探傷装置１０は、エンコーダ１００Ａ、１００Ｂを備える。そのため、欠陥の大きさ、具体的には、継目無金属管ＳＰの軸方向での長さを特定するときの精度が向上する。

検出素子１４は、アタッチメント１４Ｂを含む。そのため、継目無金属管ＳＰのサイズ（具体的には、直径）が異なる場合であっても、アタッチメント１４Ｂを変更することで、検出素子１４を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに安定して接触させることができる。

探傷装置１０は、磁石７４を備える。操作レバー７２を回転操作して、磁石７４を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに接触させることができる。継目無金属管ＳＰが磁性材料からなる場合には、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に固定できる。

探傷装置１０においては、４つのボールベアリング１６Ａ〜１６Ｄ及び２つの車輪１８Ａ、１８Ｃが傾斜底面２３Ｂに配置され、４つのボールベアリング１６Ｅ〜１６Ｈ及び２つの車輪１８Ｂ、１８Ｄが配置されている。そのため、探傷装置１０が継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に配置された状態を安定させることができる。

継目無金属管ＳＰのサイズ（具体的には、直径）が異なる場合であっても、ボールベアリング１６Ａ〜１６Ｈの球体７６及び車輪１８Ａ〜１８Ｄを継目無金属管ＳＰの表面ＳＦに接触させることができる。継目無金属管ＳＰのサイズ（具体的には、直径）が異なる場合であっても、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上で移動させることができる。

探傷装置１０は、磁石１７Ａ〜１７Ｈを備える。継目無金属管ＳＰが磁性材料からなる場合、探傷装置１０を継目無金属管ＳＰの表面ＳＦ上に安定して配置できる。

以上、本発明の実施の形態について、詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、上述の実施の形態によって、何等、限定されない。

１０：探傷装置、１２：装置本体、１４：検出素子、１６：第１転動機構、１８：第２転動機構、２０：切替機構

Claims (1)

1. 管の表面上に配置可能な装置本体と、
   前記装置本体に設けられ、前記管の欠陥を検出する検出素子と、
   前記装置本体に設けられた第１転動機構と、
   前記装置本体に設けられた第２転動機構と、
   前記装置本体に設けられた切替機構とを備える、探傷装置において、
   前記第１転動機構は、前記管の表面に接触可能に配置された少なくとも１つの球体を備え、
   前記第２転動機構は、前記管の表面に接触可能に配置された少なくとも１つの車輪を備え、
   前記切替機構は、前記第１転動機構及び前記第２転動機構の一方を前記装置本体に対して変位させることにより、前記球体が前記管の表面上を転がることで前記装置本体が前記第１転動機構に基づいて前記管の表面上を移動する第１動作モードと、前記車輪が前記管の表面上を転がることで前記装置本体が前記第２転動機構に基づいて前記管の表面上を移動する第２動作モードとを切り替えるものであり、
   前記第１動作モードでは、前記第１転動機構の前記球体が前記管の表面に接し、前記第２転動機構の前記車輪が前記管の表面から離れており、
   前記第２動作モードでは、前記第２転動機構の前記車輪が前記管の表面に接し、前記第１転動機構の前記球体が前記管の表面から離れている、探傷装置。

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