(57)【要約】【課題】曲がりを含む金属管であっても、素早く管厚を測定する。【解決手段】管厚測定装置（１）は、延伸方向（Ｄ１）に沿って走行する走行部（１０）と、超音波を金属管の内面に向けて送出する送出部と、超音波が内面により反射された反射波を受信する受取部と、を有するとともに、走行部（１０）に搭載されている測定ユニット（１５）と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管が延伸する延伸方向に沿って走行する走行部と、
超音波を前記金属管の内面に向けて送出する送出部と、前記送出部により送出された超音波が前記内面により反射された反射波を受信する受取部と、を有するとともに、前記走行部に搭載されている測定ユニットと、
を備えていることを特徴とする管厚測定装置。
【請求項２】
前記走行部は、前記金属管の径方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第１移動許容機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管厚測定装置。
【請求項３】
前記走行部は、前記金属管の断面に係る接線方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第２移動許容機構を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の管厚測定装置。
【請求項４】
前記延伸方向に前記走行部が走行する際に、前記金属管の曲がりに追従すべく前記接線方向に前記測定ユニットが移動することを補助する移動補助機構を備えていることを特徴とする請求項３に記載の管厚測定装置。
【請求項５】
前記走行部は、前記金属管の径方向に沿って延伸する取付軸を有しているとともに、前記移動補助機構は、前記取付軸を介して設けられ、
前記取付軸は、前記移動補助機構が前記金属管の内側方向に所定の位置を超えて移動することを規制するストッパを有することを特徴とする請求項４に記載の管厚測定装置。
【請求項６】
前記金属管を周方向に回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の管厚測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波を利用して、金属管の管厚を測定する管厚測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を利用して、金属製の部材の厚さを測定する技術が知られている。特許文献１に記載されている発明は、鋳鉄製の被測定部材の厚さ方向に超音波を伝播させたときの表面反射波と、被測定部材の裏面で跳ね返る第１反射波と、被測定部材の裏面で二回跳ね返る第２反射波とを検出する。そして、第１反射波を検出した時から第２反射波を検出した時までの第２時間差のうち有効な有効第２時間差を用いて被測定部材の厚さを算出する。特許文献１に記載されている発明は、被測定部材に微妙な凹凸や孔等があっても、精度よく被測定部材の厚さを測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３２０３１号公報（２０１４年１２月１１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
厚さを測定する対象を金属管とする場合、測定する金属管が金属管の延伸方向に曲がっているものもあれば曲がっていないものもある。このように多様な形状を取り得る金属管のそれぞれについて、適切に管厚の測定を行うという点については、上記特許文献１においては考慮されていない。
【０００５】
本発明の一態様は、曲がりを含む金属管であっても、素早く管厚が測定できる管厚測定装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る管厚測定装置は、金属管が延伸する延伸方向に沿って走行する走行部と、超音波を前記金属管の内面に向けて送出する送出部と、前記送出部により送出された超音波が前記内面により反射された反射波を受信する受取部と、を有するとともに、前記走行部に搭載されている測定ユニットと、を備えている。
【０００７】
上記構成によれば、超音波により金属管の管厚を測定するための測定ユニットが、金属管が延伸する延伸方向に沿って走行する走行部に搭載されている。そのため、測定ユニットは、曲がりが含まれている金属管であっても、金属管に沿って走行することができる。その結果、曲がりを含む金属管であっても、素早く管厚を測定することができる。
【０００８】
本発明の一態様に係る管厚測定装置は、前記走行部は、前記金属管の径方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第１移動許容機構を備えていることが望ましい。
【０００９】
上記構成によれば、測定ユニットの径方向への移動を許容する第１移動許容機構が走行部に備えられている。そのため、測定ユニットが金属管の曲がりに沿って径方向に移動した場合であっても、走行部全体としては測定ユニットの径方向の移動の影響を受けない。その結果、走行部は金属管の曲がりの影響を受けずに金属管の延伸方向に走行することができる。
【００１０】
本発明の一態様に係る管厚測定装置は、前記走行部は、前記金属管の断面に係る接線方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第２移動許容機構を備えていることが望ましい。
【００１１】
上記構成によれば、測定ユニットの金属管の断面に係る接線方向についての移動を許容する第２移動許容機構が走行部に備えられている。そのため、測定ユニットが金属管の曲がりに沿って接線方向に移動した場合であっても、走行部全体としては測定ユニットの接線方向の移動の影響を受けない。その結果、走行部は金属管の曲がりの影響を受けずに金属管の延伸方向に走行することができる。
【００１２】
本発明の一態様に係る管厚測定装置は、前記延伸方向に前記走行部が走行する際に、前記金属管の曲がりに追従すべく前記接線方向に前記測定ユニットが移動することを補助する移動補助機構を備えていることが望ましい。
【００１３】
上記構成によれば、延伸方向に走行部が走行する際に、移動補助機構により測定ユニットは金属管の曲がりに追従して接線方向に移動することができる。
【００１４】
本発明の一態様に係る管厚測定装置は、前記走行部は、前記金属管の径方向に沿って延伸する取付軸を有しているとともに、前記移動補助機構は、前記取付軸を介して設けられ、前記取付軸は、前記移動補助機構が前記金属管の内側方向に所定の位置を超えて移動することを規制するストッパを有することが望ましい。
【００１５】
上記構成によれば、移動補助機構は、ストッパにより、走行部に設けられた取付軸において金属管の内側方向に所定の位置を超えて移動することを規制される。そのため、取付軸から移動補助機構が落下することを防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明の一態様に係る管厚測定装置は、前記金属管を周方向に回転させる回転機構をさらに備えることが望ましい。上記構成によれば、回転機構により金属管を周方向に回転させることで、測定ユニットを管軸線上で往復走行させるだけであっても、延伸方向に沿った複数の任意のラインにおいて金属管の管厚を測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一態様によれば、曲がりを含む金属管であっても、素早く管厚が測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１に係る管厚測定装置を接線方向から見た側面図である。（ｂ）は（ａ）を金属管の延伸方向から見た上記管厚測定装置の正面図である。（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】上記管厚測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】上記管厚測定装置の第２移動許容機構の構成例を示す概略図である。（ａ）は第２移動許容機構を延伸方向から見た正面図ある。（ｂ）は図３の（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】上記管厚測定装置の測定ユニットの構成例を示す概略図である。
【図５】図１の（ｃ）における上記測定ユニットのＢ−Ｂ矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付記し、適宜その説明を省略する。
【００２０】
（管厚測定装置の構成）
図１の（ａ）は実施形態１に係る管厚測定装置１を接線方向から見た側面図である。図１の（ｂ）は図１の（ａ）を金属管Ｐの延伸方向Ｄ１から見た管厚測定装置１の正面図である。図１の（ｃ）は図１の（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図２は、管厚測定装置１の構成例を示すブロック図である。
【００２１】
管厚測定装置１は、図１および図２に示すように、走行部１０、走行レーン２０、回転機構３０、および制御部５０を備えている。走行レーン２０は、被測定部材である金属管Ｐの延伸する延伸方向Ｄ１に沿って配置されている。金属管Ｐは、例えばダクタイル鋳鉄管等である。
【００２２】
制御部５０は走行制御部５１、および管厚取得部５２を備えている。走行制御部５１は、走行部１０の走行を制御する。走行制御部５１は、例えば、走行レーン２０に沿って走行部１０を４００〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で走行させるが、速度はこれに限定されるものではない。また、走行制御部５１は、走行部１０を往復走行させる。管厚取得部５２は後述する測定ユニット１５が送出する超音波信号とその反射波とを処理し、管厚ｄを測定するものである。
【００２３】
（走行部）
走行部１０は、金属管Ｐに曲がりが含まれていても、金属管Ｐの曲がりを許容して延伸方向Ｄ１に沿って走行する。走行部１０は、図１および図２に示すように、走行支持部材１１、第１移動許容機構１２、第２移動許容機構１３、取付軸１４、測定ユニット１５、および移動補助機構１６を備えている。
【００２４】
走行部１０は、例えば、走行レーン２０をスライドすることにより、金属管Ｐの延伸方向Ｄ１に沿って走行する。走行部１０は、４００〜５００ｍｍ／ｓｅｃの速度で走行した場合であっても変形しない材料で構成されることが望ましい。
【００２５】
走行支持部材１１は、図１の（ａ）に示すように、第２移動許容機構１３、および第２移動許容機構１３を介して設けられている構成を走行レーン２０に吊り下げる。走行支持部材１１は伸縮機構を備えた部材であり、長さを調整することができる。走行支持部材１１の長さを調整することで、金属管Ｐの呼び径に合わせて、後述する測定ユニット１５および移動補助機構１６を所定の位置に配置することができる。走行支持部材１１には、例えば、電動シリンダを用いることができる。
【００２６】
（第１移動許容機構）
第１移動許容機構１２は、金属管Ｐの径方向Ｄ２についての後述する測定ユニット１５の移動を許容する。そのため、測定ユニット１５が金属管Ｐの曲がりに沿って径方向Ｄ２に移動した場合であっても、走行部１０全体としては測定ユニット１５の径方向Ｄ２への移動の影響を受けない。その結果、走行部１０は金属管Ｐの曲がりの影響を受けずに金属管Ｐの延伸方向Ｄ１に走行することができる。
【００２７】
第１移動許容機構１２の上部は、図１の（ａ）に示すように、後述する第２移動許容機構１３の下板１３４の下面に固定されており、第１移動許容機構１２の下部は、測定ユニット１５を支持する第１支持板１７の上面（金属管Ｐと反対側の面）に固定されている。
【００２８】
第１移動許容機構１２は、第１部材１２ａおよび第２部材１２ｂを備えており、第１移動許容機構１２は、第１部材１２ａと第２部材１２ｂとが摺動自在に嵌挿されている。第１移動許容機構１２には、例えば、エアシリンダを用いることができる。
【００２９】
（第２移動許容機構）
第２移動許容機構１３は、金属管Ｐの断面に係る接線方向Ｄ３についての後述する測定ユニット１５の移動を許容する。そのため、測定ユニット１５が金属管Ｐの曲がりに沿って接線方向Ｄ３に移動した場合であっても、走行部１０全体としては測定ユニット１５の接線方向Ｄ３の移動の影響を受けない。その結果、走行部１０は金属管Ｐの曲がりの影響を受けずに金属管Ｐの延伸方向Ｄ１に走行することができる。
【００３０】
第２移動許容機構１３は、図１の（ａ）に示すように、走行支持部材１１と第１移動許容機構１２との間に設けられている。第２移動許容機構１３の構成について、図３に基づき説明する。図３は管厚測定装置１の第２移動許容機構１３の構成例を示す概略図である。図３の（ａ）は第２移動許容機構１３を延伸方向Ｄ１から見た正面図ある。図３の（ｂ）は図３の（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。第２移動許容機構１３は、図１、図３の（ａ）、および図３の（ｂ）が示すように、スライド部材１３１、レール部材１３２、上板１３３、および下板１３４を備えている。
【００３１】
上板１３３は、矩形の板材であり、走行レーン２０と略平行に設置されている。上板１３３の上面には走行支持部材１１の下端部が固定されている。レール部材１３２は、スライド部材１３１のレールとして上板１３３の下面に、接線方向Ｄ３に沿うように設置されている。レール部材１３２は、レール部材１３２の延伸する方向に沿って両側の側面に凹部１３２ａを有する。スライド部材１３１は、レール部材１３２により接線方向Ｄ３に沿って摺動する。スライド部材１３１は凸部１３１ａを有し、凸部１３１ａはレール部材１３２の凹部１３２ａに篏合する形状を有している。
【００３２】
下板１３４は、矩形の板材であり、上板１３３と略平行に設置されている。下板１３４の上面には、スライド部材１３１が固定されている。これにより、下板１３４は、上板１３３に対して、径方向Ｄ２に支持されつつ、接線方向Ｄ３に自由に移動することができる。言い換えると、下板１３４は上板１３３に吊り下げられたまま接線方向Ｄ３にずれることができる。
【００３３】
（取付軸）
取付軸１４は、図１の（ａ）に示すように、第２移動許容機構１３の下板１３４の下面から略垂直に延伸する４本の円柱部材である。言い換えると、取付軸１４は、金属管Ｐの径方向Ｄ２に沿って延伸する。取付軸１４の上部は、下板１３４の下面の四隅部分にそれぞれ固定されている。取付軸１４の下部には、第２支持板１９がリニアブッシュ１９ａを介して下板１３４と略平行に設置されている。リニアブッシュ１９ａは、円筒部材であり、第２支持板１９の四隅に第２支持板１９を垂直に貫通するように設置されている。リニアブッシュ１９ａの中空部には取付軸１４が貫入されている。リニアブッシュ１９ａは貫入された取付軸１４上を摺動することができる。第２支持板１９には後述する移動補助機構１６が固定されている。第２支持板１９は、リニアブッシュ１９ａにより取付軸１４に径方向Ｄ２に摺動可能に設けられている。
【００３４】
また、取付軸１４において、下板１３４と第２支持板１９との間には、第１支持板１７がリニアブッシュ１７ａを介して下板１３４と略平行に設置されている。リニアブッシュ１７ａは、リニアブッシュ１９ａと同様の構成を有し、第１支持板１７の四隅に第１支持板１７を垂直に貫通するように設置されている。リニアブッシュ１７ａの中空部には取付軸１４が貫入されている。リニアブッシュ１７ａは貫入された取付軸１４上を摺動することができる。第１支持板１７には後述する測定ユニット１５が固定されている。第１支持板１７は、リニアブッシュ１７ａにより取付軸１４に対して径方向Ｄ２に摺動可能に設けられている。
【００３５】
そのため、第１支持板１７と第２支持板１９とは、径方向Ｄ２に対してはそれぞれ独立して移動することができる。その結果、後述する第１支持板１７に固定された測定ユニット１５と第２支持板１９に固定された移動補助機構１６とは、径方向Ｄ２に対してはそれぞれ独立して移動する。
【００３６】
また、第１支持板１７は、接線方向Ｄ３に対しては、取付軸１４、第２支持板１９、および下板１３４と一体となって移動する。その結果、後述する第１支持板１７に固定された測定ユニット１５および第２支持板１９に固定された移動補助機構１６は、接線方向Ｄ３に対しては一体となって移動する。
【００３７】
これにより、金属管Ｐに曲がりが含まれていても曲がりに追従して管厚ｄを測定することができる。
【００３８】
また、取付軸１４は、下端部に、後述する移動補助機構１６が金属管Ｐの内側方向に所定の位置を超えて移動することを規制するストッパ１８を備えている。これにより、取付軸１４から移動補助機構１６が落下することを防ぐことができる。
【００３９】
（移動補助機構）
移動補助機構１６は、延伸方向Ｄ１に走行部１０が走行する際に、金属管Ｐの曲がりに追従すべく接線方向Ｄ３に測定ユニット１５が移動することを補助する。移動補助機構１６は、図１の（ａ）および図１の（ｂ）に示すように、第１移動補助部１６ａおよび第２移動補助部１６ｂを備えている。第１移動補助部１６ａは、第１ローラ１６ａ−１、第２ローラ１６ａ−２、および支持部材１６ａ−５を備えている。
【００４０】
支持部材１６ａ−５は、第１ローラ１６ａ−１、および第２ローラ１６ａ−２を保持するために第１腕部１６ａ−３、第２腕部１６ａ−４を備えている。第１腕部１６ａ−３は第１ローラ１６ａ−１の回転軸となり、第２腕部１６ａ−４は第２ローラ１６ａ−２の回転軸となる。第１ローラ１６ａ−１、および第２ローラ１６ａ−２は、走行部１０が金属管Ｐの延伸方向Ｄ１に走行する際に、金属管Ｐを挟み、金属管Ｐの外面に当接して回転するように支持部材１６ａ−５に設置されている。
【００４１】
第１移動補助部１６ａと第２移動補助部１６ｂとは、同じ構成を備えている。第２支持板１９において、金属管Ｐの延伸方向Ｄ１前方には第１移動補助部１６ａが固定され、金属管Ｐの延伸方向Ｄ１後方には第２移動補助部１６ｂが固定されている。第１移動補助部１６ａと第２移動補助部１６ｂとは一体となっている。
【００４２】
上記構成により、走行部１０が走行する際、移動補助機構１６は金属管Ｐの曲がりに沿って移動する。移動補助機構１６は、径方向Ｄ２および接線方向Ｄ３に直線的に移動することで、金属管Ｐの曲がりに沿って移動する。移動補助機構１６が金属管Ｐの曲がりに沿って接線方向Ｄ３に移動する場合、下板１３４、取付軸１４および後述する測定ユニット１５も共に接線方向Ｄ３に移動する。このとき、第２移動許容機構１３の下板１３４は上板１３３に対して金属管Ｐの曲がり分だけ接線方向Ｄ３に移動する。これにより、第２移動許容機構１３は、移動補助機構１６、取付軸１４および測定ユニット１５の接線方向Ｄ３への移動を許容する。
【００４３】
また、移動補助機構１６が金属管Ｐの曲がりに沿って径方向Ｄ２に移動する場合、リニアブッシュ１９ａにより移動補助機構１６は単独で取付軸１４上を径方向Ｄ２に移動する。つまり、移動補助機構１６の径方向Ｄ２への移動には、測定ユニット１５は関与しない。
【００４４】
走行部１０が走行する際、移動補助機構１６は金属管Ｐに自重で乗っている状態となる。これにより、動力を必要とせずに移動補助機構１６は金属管Ｐの曲がりに沿って移動することができる。
【００４５】
第１ローラ１６ａ−１、および第２ローラ１６ａ−２は、金属管Ｐの外面塗装の剥離やキズ付きを防止するためにゴム製や樹脂材料製とすることが望ましい。また、外面塗装を傷つけることを防ぐために、金属管Ｐの軸心を通り径方向Ｄ２に伸びる線と第１ローラ１６ａ−１との成す角度、および金属管Ｐの軸心を通り径方向Ｄ２に伸びる線と第２ローラ１６ａ−２との成す角度は４５°程度とすることが望ましい。
【００４６】
また、第１ローラ１６ａ−１、および第２ローラ１６ａ−２の長さを１００ｍｍ以上とすることで、管厚測定装置１の構成を変更せず呼び径１００〜２５０の金属管Ｐのそれぞれの管厚ｄを測定することができる。異なる呼び径の管厚ｄを測定する際には、走行支持部材１１を電動シリンダとし、移動補助機構１６を所定の位置で停止できるようにすることが望ましい。これにより、管厚測定装置１の段取り替えをすることなく異なる呼び径の管厚ｄを管厚測定装置１で測定することができる。なお、金属管Ｐの呼び径が小さい場合は、金属管Ｐの曲率がきつくなるため、後述する測定ユニット１５の回転部１５３の断面形状を金属管Ｐの外面の形状に合わせることで、移動補助機構１６を不要とすることができる。
【００４７】
また、第１腕部１６ａ−３および第２腕部１６ａ−４には、複数のローラが設置されているものであってもよい。
【００４８】
（測定ユニット）
測定ユニット１５は、金属管Ｐの外面から内面に向けて超音波を入射させ、金属管Ｐの内面で反射した超音波を受信することによって、金属管Ｐの管厚ｄを測定する。測定ユニット１５は、図１の（ａ）および図１の（ｂ）に示すように、走行部１０に搭載されている。
【００４９】
測定ユニット１５の構成例について、図４および図５に基づき説明する。図４は、管厚測定装置１の測定ユニット１５の構成例を示す概略図である。図５は、図１の（ｃ）における測定ユニット１５のＢ−Ｂ矢視断面図である。測定ユニット１５は、図４および図５に示すように、送信用振動子１５１（送出部の一部）、受信用振動子１５２（受取部の一部）、回転部１５３、およびユニット支持部材１５４を備えている。測定ユニット１５によれば、走行部１０が走行しながら超音波の送信及び受信を行い、管厚取得部５２で処理することによって管厚ｄを測定することができる。
【００５０】
送信用振動子１５１は超音波送信制御部（図示なし）と共に送出部として機能し、超音波を金属管Ｐの内面に向けて送出する。受信用振動子１５２は超音波受信制御部（図示なし）と共に受取部として機能し、送信用振動子１５１により送出された超音波が内面により反射された反射波を受信する。なお、超音波受信制御部および超音波送信制御部は、走行部１０に搭載されていてもよい。
【００５１】
回転部１５３は、車輪１５３ａおよび車輪１５３ｂを備えている。車輪１５３ａおよび車輪１５３ｂは、互いに一体となった状態で転がるように、ユニット支持部材１５４に取り付けられている。送信用振動子１５１は、車輪１５３ａの内部に形成された空間に、車輪１５３ａと共に回転しないように配置されている。受信用振動子１５２は車輪１５３ｂの内部に形成された空間に、車輪１５３ｂと共に回転しないように配置されている。また、ユニット支持部材１５４にはシャフト部材１５３ｃが固定されている。
【００５２】
以下、車輪１５３ｂについて説明する。シャフト部材１５３ｃには、ベアリング１５３ｆが嵌め込まれている。車輪１５３ｂには、円柱状にくり抜かれた形状の凹部１５３ｄが形成されている。凹部１５３ｄの内周面はベアリング１５３ｆの外輪と嵌合している。このため、シャフト部材１５３ｃは車輪１５３ｂの車軸となる。さらに、凹部１５３ｄとベアリング１５３ｆとによって、車輪１５３ｂの内部に空間１５３ｇが形成されている。
【００５３】
空間１５３ｇには、シャフト部材１５３ｃの一部が突き出している。シャフト部材１５３ｃの突き出した部分の金属管Ｐ側には、切り欠き１５３ｅが形成されている。また、受信用振動子１５２は、切り欠き１５３ｅの下面１５３ｈに取り付けられている。シャフト部材１５３ｃはケーブルを通すために中空状に形成されていてもよい。
【００５４】
なお、車輪１５３ａは車輪１５３ｂと同様の構成を有しており、車輪１５３ａにも、切り欠き１５３ｅと同様の切り欠きが設けられている。送信用振動子１５１はこの車輪１５３ａに設けられた切り欠きに取り付けられている。上述の構成により、車輪１５３ａおよび車輪１５３ｂが回転しても、送信用振動子１５１および受信用振動子１５２は一定の位置に保持される。
【００５５】
また、空間１５３ｇには、超音波伝播用の液体（接触媒質）が充填されている。車輪１５３ａに形成される空間も同様である。さらに、車輪１５３ａおよび車輪１５３ｂには超音波伝播用の材質のゴムを用いることが望ましい。これにより、送信用振動子１５１から発信された超音波は、この接触媒質と車輪１５３ａとを伝播して金属管Ｐに入射する。また、金属管Ｐから車輪１５３ｂへと入射した超音波は、この接触媒質を伝播して、受信用振動子１５２で受信される。
【００５６】
このように、本実施形態では、回転部１５３が回転しても送信用振動子１５１および受信用振動子１５２は回転せず、車輪１５３ａおよび車輪１５３ｂを介して超音波の伝播が可能である。そのため、走行部１０を走行させながら超音波の送出および受信を行い、管厚ｄを測定することができる。なお、測定ユニット１５は上記の構成に限らず、金属管Ｐに対して一定の位置から超音波の送出および受取を行うことができるのであれば回転部１５３を有するものでなくてもよく、非接触式であってもよい。
【００５７】
（金属管の曲がりに沿って走行）
測定ユニット１５は、径方向Ｄ２および接線方向Ｄ３に直線的に移動することで、金属管Ｐの曲がりに沿って移動する。測定ユニット１５は、延伸方向Ｄ１に走行部１０が走行する際の移動補助機構１６の接線方向Ｄ３の移動と共に接線方向Ｄ３に移動する。上述したように、ユニット支持部材１５４は、第１支持板１７の下面に固定されており、第１支持板１７は、接線方向Ｄ３に対しては取付軸１４および第２支持板１９と共に移動するためである。これにより、走行部１０が走行する際、移動補助機構１６により測定ユニット１５は金属管Ｐの接線方向Ｄ３の曲がりに沿って走行することができるので、常に金属管Ｐの管頂に位置することができる。
【００５８】
また、回転部１５３は金属管Ｐの管頂部に延伸方向Ｄ１に回転可能に当接している。測定ユニット１５には、例えば、第１移動許容機構１２により常時一定の荷重が付加されている。上記荷重は例えば、５．０ｋｇである。これにより、回転部１５３が回転移動する際に跳ねたりせず、常に金属管Ｐの管頂に安定して当接した状態で回転部１５３を回転させることができる。
【００５９】
その結果、測定ユニット１５は、金属管Ｐの管頂において径方向Ｄ２に曲がりがあった場合、径方向Ｄ２の曲がりに追従して移動することができる。さらに、第２支持板１９は開口部１９ｂを有し、測定ユニット１５は開口部１９ｂに位置するため、測定ユニット１５と移動補助機構１６とは互いに独立している。また、上述したように第１支持板１７は径方向Ｄ２に対しては取付軸１４に対して単独で摺動する。
【００６０】
金属管Ｐは、単位長さを５ｍとして製造される場合がある。単位長さが５ｍとして製造される金属管Ｐの場合、延伸方向Ｄ１に対して６ｍｍ程度の曲がりが含まれる場合がある。金属管Ｐの曲がりを考慮せず、ただ延伸方向Ｄ１に直線的に測定ユニットを走行させて管厚ｄを測定すると、金属管Ｐに対して異なる角度で超音波が入射してしまい、精度よく管厚ｄを測定することができない。
【００６１】
本願発明では、上述したように、走行部１０が走行する際、常に測定ユニット１５を金属管Ｐの管頂に位置させることができる。これにより、測定ユニット１５は、一定の位置から一定の角度で金属管Ｐの内面に向けて超音波を送出することができるので、金属管Ｐに曲がりがあっても管厚ｄの測定を高精度で行うことができる。
【００６２】
また、従来は単位長さが５ｍ単位で製造した金属管Ｐの管厚を確認するために、金属管Ｐにおいて端部から管厚を手作業で測定しており、金属管Ｐの中間部分の管厚を測ることができていなかった。それに対して、本願発明は、金属管Ｐの中間部分の管厚も測定することが可能となる。
【００６３】
（回転機構）
回転機構３０は、金属管Ｐを周方向Ｄ４に回転させる。回転機構３０は、図１の（ｂ）に示すように、２本の円柱部材であり、上記２本の円柱部材は金属管Ｐの径よりも狭い幅で並んで延伸方向Ｄ１に平行に配置されている。回転機構３０は、走行部１０が往路を走行している間は稼動しない。走行部１０が往路の走行を終えると、上記２本の円柱部材が同じ周方向Ｄ５に回転することで、金属管Ｐを約１８０度回転させる。また、円柱部材は２本に限られず管軸方向に沿って分離されて複数配置された構成であってもよく、金属管Ｐの各端部またはその付近に２つずつ、合計４つの円柱部材で支持されていてもよい。
【００６４】
これにより、測定ユニット１５は復路において往路とは異なるラインで管厚ｄを測定することができる。言い換えると、走行部１０を管軸線上で往復走行させるだけであっても、金属管Ｐにおいて延伸方向Ｄ１に沿った複数の任意のラインにおいて管厚ｄを測定することができる。回転機構３０は、例えば、上記円柱部材の管径を１６０ｍｍとすることで、金属管Ｐの管径を変更しても、回転機構３０を変更せずに異なる管径の金属管Ｐに対応できる。なお、図１の（ａ）および図２において回転機構３０の図示は省略している。
【００６５】
以上の構成により、本実施形態の管厚測定装置１によれば、５ｍの金属管Ｐの管厚ｄを所定の測定精度内で測定することが可能である。
【００６６】
（作動方法）
まず、走行支持部材１１により移動補助機構１６が金属管Ｐに当接するまで走行部１０の第２移動許容機構１３以下の構成を降下させる。次に、第２移動許容機構１３により測定ユニット１５を金属管Ｐの管頂部に当接させることで走行部１０のセットを完了する。その後、走行制御部５１により、走行部１０を延伸方向Ｄ１に走行させながら、測定ユニット１５により管厚ｄを測定する。往路の測定終了後、金属管Ｐを回転機構３０により約１８０度回転させ、復路の測定を行う。
【００６７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６８】
１  管厚測定装置
１０  走行部
１２  第１移動許容機構
１３  第２移動許容機構
１４  取付軸
１５  測定ユニット
１６  移動補助機構
１８  ストッパ
３０  回転機構
１５１  送信用振動子（送出部の一部）
１５２  受信用振動子（受取部の一部）
Ｄ１  延伸方向
Ｄ２  径方向
Ｄ３  接線方向
Ｄ４  周方向
Ｐ  金属管
【図１】
2020101508.tif 000003
【図２】
2020101508.tif 000004
【図３】
2020101508.tif 000005
【図４】
2020101508.tif 000006
【図５】
2020101508.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月2日(2020.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管が延伸する延伸方向に沿って走行する走行部と、
超音波を前記金属管の内面に向けて送出する送出部と、前記送出部により送出された超音波が前記内面により反射された反射波を受信する受取部と、を有するとともに、前記走行部に搭載されている測定ユニットと、
を備え、
前記走行部は、前記金属管の断面に係る接線方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第２移動許容機構を備えており、
さらに、前記延伸方向に前記走行部が走行する際に、前記金属管の曲がりに追従すべく前記接線方向に前記測定ユニットが移動することを補助する移動補助機構を備え、
前記測定ユニットと、前記移動補助機構とは、前記金属管の径方向に対してはそれぞれ独立して移動し、前記接線方向に対しては一体となって移動することを特徴とする管厚測定装置。
【請求項２】
前記走行部は、前記金属管の径方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第１移動許容機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管厚測定装置。
【請求項３】
金属管が延伸する延伸方向に沿って走行する走行部と、
超音波を前記金属管の内面に向けて送出する送出部と、前記送出部により送出された超音波が前記内面により反射された反射波を受信する受取部と、を有するとともに、前記走行部に搭載されている測定ユニットと、
を備え、
前記走行部は、前記金属管の断面に係る接線方向についての前記測定ユニットの移動を許容する第２移動許容機構を備えており、
さらに、前記延伸方向に前記走行部が走行する際に、前記金属管の曲がりに追従すべく前記接線方向に前記測定ユニットが移動することを補助する移動補助機構を備え、
前記走行部は、前記金属管の径方向に沿って延伸する取付軸を有しているとともに、前記移動補助機構は、前記取付軸を介して設けられ、
前記取付軸は、前記移動補助機構が前記金属管の内側方向に所定の位置を超えて移動することを規制するストッパを有することを特徴とする管厚測定装置。
【請求項４】
前記金属管を周方向に回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管厚測定装置。