(57)【要約】【課題】プローブを管の周方向に回転しなくても管の内周面を探傷でき、かつ、内径の異なる複数の管の内面を探傷できる探傷装置を提供する。【解決手段】探傷装置１は、鋼管５０に挿入される探傷ヘッド２０を備える。探傷ヘッド２０は、棒状のヘッド本体Ｂ０と、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２と、昇降機構３０を備える。複数のプローブＰ１〜Ｐ１２は、ヘッド本体Ｂ０の軸周りに配置される。昇降機構３０は、アーム機構Ａ１〜Ａ１２を備える。アーム機構Ａ１〜Ａ１２は、ヘッド本体Ｂ０と複数のプローブＰ１〜Ｐ１２との間に取り付けられ、プローブＰ１〜Ｐ１２を鋼管５０の径方向に昇降可能に支持する。複数のプローブＰ１〜Ｐ１２が昇降機構３０により降ろされたとき、ヘッド本体Ｂ０の正面から見て隣り合うプローブＰｎ同士は重複して配置され、かつ、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に互いに離れて配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の被探傷材の内面を探傷する内挿型の探傷装置であって、
棒状の本体と、
前記本体の軸周りに配置され、前記管の内面と対向する表面を有する複数のプローブと、
前記本体と前記プローブとの間に取り付けられ、前記プローブを前記管の径方向に昇降可能に支持し、前記プローブの前記表面を、前記本体の表面に最も近い最下点と、前記本体の表面から最も離れた最上点との間の所定の高さに配置する昇降機構とを備え、
前記昇降機構により前記複数のプローブの前記表面が前記最下点まで降ろされたとき、前記本体の正面から見て隣り合う前記プローブの前記表面は互いに重なって配置され、かつ、前記隣り合うプローブは、前記本体の軸方向に互いに重なりなく配置される、探傷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の探傷装置であって、
前記複数のプローブは、前記本体の正面から見て前記本体の軸周りに等間隔に配置され、かつ、前記本体の軸方向に沿って螺旋状に配置される、探傷装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の探傷装置であって、
前記昇降機構は、
前記本体と前記プローブとの間に配置されるアーム部材を備え、
前記アーム部材は、前記本体の軸方向に揺動可能に前記本体に取り付けられ、かつ、前記プローブと連結される端部を含む、探傷装置。
【請求項４】
請求項３に記載の探傷装置であって、
前記昇降機構はさらに、
前記アーム部材を起こす方向に回転する力を付与する機構を含む、探傷装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の探傷装置であって、
前記プローブは、
前記昇降機構と連結される台座と、
前記台座上に配置される探傷シートとを備え、
前記探傷シートは、
可撓性を有するシート基材と、
探傷コイルとを含む、探傷装置。
【請求項６】
請求項５に記載の探傷装置であって、
前記プローブはさらに、
前記探傷シートと前記台座との間に配置される弾性部材を含む、探傷装置。
【請求項７】
請求項６に記載の探傷装置であって、
前記弾性部材は、弾性発泡体である、探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探傷装置に関し、さらに詳しくは、管の内面を探傷する内挿型の探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００４−２５１８３９号公報（特許文献１）は、管内表面傷検査装置を開示する。管内表面傷検査装置は、管内に挿入される検出ヘッドを備える。検出ヘッドの周囲には、渦流探傷機能を有する複数のセグメントプローブが配置される。管内表面傷検査装置は、検出ヘッドを周方向に回転することなく、管全長の内面を検査できる。そのため、検査される管又はプローブを回転する機構が不要である。
【０００３】
特開２００７−１６３１７８号公報（特許文献２）は、ガス容器や円筒体の内面を検査する円筒体検査装置を開示する。円筒体検査装置は、傘状の拡張機構と探触子（以下、プローブという）とを備える。円筒体検査装置は、円筒体に挿入された後、拡張機構を拡張してプローブを円筒体内面に近接する。そして、円筒体検査装置は、プローブを円筒体の中心軸周りに回転させるとともに、中心軸方向に移動させる。これにより、プローブは円筒体内面を螺旋状に走査する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５１８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３１７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２００４−２５１８３９号公報に開示された管内表面傷検査装置は、所定の内径を有する管の内面を容易に探傷できる。しかしながら、所定の内径と異なる他の内径を有する管の内面を探傷できない。つまり、管内表面傷検査装置は、内径の異なる管の内面を探傷できない。
【０００６】
一方、特開２００７−１６３１７８号公報に開示された円筒体検査装置は、プローブを円筒体の周方向に回転する機構を必要とする。
【０００７】
本発明の目的は、プローブを管の周方向に回転しなくても管の内周面を探傷でき、かつ、内径の異なる管の内面を探傷できる探傷装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
本発明による探傷装置は、管の内面を探傷する内挿型の探傷装置である。本発明による探傷装置は、棒状の本体と、複数のプローブと、昇降機構とを備える。複数のプローブは、本体の軸周りに配置され、各プローブは、管の内面と対向する表面を有する。昇降機構は、本体とプローブとの間に取り付けられ、プローブを管の径方向に昇降可能に支持する。そして、昇降機構は、プローブの表面を、本体の表面に最も近い最下点と本体の表面から最も遠い最上点との間の所定の高さに調整する。昇降機構により複数のプローブの表面が最下点まで降ろされたとき、本体の正面から見て隣り合うプローブ同士の表面は互いに重なり、かつ、隣り合うプローブ同士は、本体の軸方向に互いに重なりなく配置される。
【０００９】
この場合、複数のプローブの表面は、管の内面全周を覆う。そのため、探傷装置は、本体を回転することなく、管の内面全周を全長にわたって探傷できる。探傷装置はさらに、昇降機構によりプローブを上昇又は下降すれば、内径が異なる管の内面も探傷できる。
【００１０】
好ましくは、複数のプローブは、前記本体の正面から見て前記本体の軸周りに等間隔に配置され、かつ、前記本体の軸方向に沿って螺旋状に配置される。
【００１１】
好ましくは、昇降機構は、アーム部材を備える。アーム部材は、本体とプローブとの間に配置される。アーム部材は、第１及び第２の端部を含む。第１の端部は、本体の軸方向に揺動可能に本体に取り付けられる。第２の端部は、プローブと連結される。
【００１２】
この場合、アーム部材が回転すれば、プローブが昇降する。
【００１３】
好ましくは、昇降装置はさらに、アーム部材を起こす方向に回転する力をアーム部材に付与する機構を含む。
【００１４】
この場合、プローブが鋼管の内面に接触する。
【００１５】
好ましくは、プローブは、台座と、探傷シートとを備える。台座は、昇降機構と連結される。探傷シートは、台座上に配置される。探傷シートは、シート基材と、探傷コイルとを含む。シート基材は可撓性を有する。探傷コイルは、シート基材に取り付けられる。
【００１６】
この場合、シート基材は曲がりやすく、たわみやすい。そのため、プローブの表面は、内径の異なる鋼管の内面の曲率に合わせることができる。
【００１７】
好ましくは、プローブはさらに、弾性部材を含む。弾性部材は、探傷シートと台座との間に配置される。
【００１８】
この場合、弾性部材が縮む。そのため、プローブの表面は、内径の異なる鋼管の内面の曲率に合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態による探傷装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した探傷ヘッドの正面図である。
【図３】図１中の探傷装置のうち、複数のプローブの配置を示す図である。
【図４】図１中のプローブ及び昇降機構を示す斜視図である。
【図５】図４に示すプローブ及び昇降機構の側面図である。
【図６】図４に示す昇降機構の動作を説明するための模式図である。
【図７】図４中のプローブに含まれる探傷シートの斜視図である。
【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
【図９】図７中のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】曲率の小さい内径を有する鋼管内面に接触したプローブの模式図である。
【図１１】曲率の大きい内径を有する鋼管内面に接触したプローブの模式図である。
【図１２】図６と異なる、昇降機構の他の動作を説明するための模式図である。
【図１３】昇降機構により複数のプローブが降ろされたときの探傷装置の正面図である。
【図１４】図５と異なる、昇降機構の他の例の側面図である。
【図１５】図１４の昇降機構の動作を説明するための模式図である。
【図１６】図５及び図１４と異なる、昇降機構の他の例の一部断面を含む側面図である。
【図１７】図１６の昇降機構の動作を説明するための模式図である。
【図１８】図７と異なる、探傷シートの他の例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。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。
【００２１】
［探傷装置の全体構成］
図１は本実施の形態による探傷装置の全体構成を示す図である。図１を参照して、探傷装置１は、信号処理装置１０と、探傷ヘッド２０とを備える。
【００２２】
探傷ヘッド２０は、検査対象となる鋼管５０内に挿入される。つまり、探傷装置１は、内挿型の探傷装置である。探傷ヘッド２０の先端にはワイヤ１２が取り付けられる。ワイヤ１２は図示しない牽引車に取り付けられる。探傷ヘッド２０は、牽引車により、鋼管５０の後端から先端まで、鋼管５０内を鋼管５０の軸方向（図１中のＦＷＤ方向）に移動する。
【００２３】
探傷ヘッド２０は複数のプローブＰ１〜Ｐ１２を備える。各プローブＰｎ（ｎは１〜１２）は、鋼管５０の内面と対向する表面を有し、各表面は鋼管５０の内面と接触する。各プローブＰｎは探傷コイルを備え、鋼管５０の内面を渦流探傷する。具体的には、プローブＰｎは励磁コイルと検出コイルとを備える。励磁コイルは磁束を発生する。磁束により鋼管５０の内面には渦電流が発生する。内面にきずが存在するとき、きずにより渦電流に乱れが生じる。検出コイルは、渦電流の乱れをインピーダンスや電圧変化により検出し、検出信号を生成する。各プローブＰｎは、生成された検出信号を伝送ケーブル１１を介して信号処理装置１０に出力する。
【００２４】
信号処理装置１０は、各プローブＰｎから出力された検出信号を受信する。そして、信号処理装置１０は検出信号に基づいて、鋼管５０の内面におけるきずの発生位置とその程度とを求める。探傷コイルを用いた渦流探傷方法及び信号処理装置１０の構成は周知であるため、ここでは説明を省略する。
【００２５】
［探傷ヘッド２０の構成］
探傷ヘッド２０は、上述のとおり、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２を備える。探傷ヘッド２０はさらに、棒状のヘッド本体Ｂ０と、昇降機構３０を備える。探傷ヘッド２０が鋼管５０内に挿入されるとき、ヘッド本体Ｂ０は鋼管５０の長手方向に延び、鋼管５０と同軸に配置される。
【００２６】
昇降機構３０は、複数のアーム機構Ａ１〜Ａ１２を備える。複数のアーム機構Ａｎ（ｎは１〜１２）は、対応するプローブＰｎとヘッド本体Ｂ０との間に配置される。アーム機構Ａｎは、プローブＰｎをヘッド本体Ｂ０の表面に対して昇降可能に支持する。より具体的には、アーム機構Ａｎは、プローブＰｎを鋼管５０の径方向に昇降する。そして、アーム機構Ａｎは、ヘッド本体Ｂ０の表面に最も近い最下点と、ヘッド本体Ｂ０の表面から最も離れた最上点との間の所定の高さにプローブＰｎの表面を配置する。
【００２７】
図２は、図１に示した、鋼管５０内に挿入された探傷ヘッド２０の正面図である。図２を参照して、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２は、ヘッド本体Ｂ０の軸（中心軸）周りに３０度おきに等間隔に配置されている。ヘッド本体Ｂ０の正面から見て、（つまり、ヘッド本体Ｂ０の正面視において）、隣り合うプローブＰｎとＰｎ−１とは互いに一部が重なり合っている。その結果、図２では、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２の表面は、鋼管５０の内面全周を覆う。
【００２８】
図３は、図１中の探傷ヘッド２０のうち、プローブＰ１〜Ｐ１２のみを表示した模式図である。上述のとおり、ヘッド本体Ｂ０の正面視において、隣り合うプローブＰｎとＰｎ−１とは互いに一部が重なり合っている。一方、ヘッド本体Ｂ０を側面から見た場合（つまり、ヘッド本体Ｂ０の側面視において）、隣り合うプローブＰｎとＰｎ−１とは前後（ヘッド本体Ｂ０の軸方向）に互いに離れて配置される（重なりなく配置される）。たとえば図３では、プローブＰ２はプローブＰ１と離れて（重ならず）プローブＰ１よりも後ろ又は前に配置される。プローブＰ３はプローブＰ２と離れて（重ならず）プローブＰ２よりも後ろ又は前に配置される。同様に、プローブＰｎはプローブＰｎ−１と離れて（重ならず）プローブＰｎ−１よりも後ろ又は前に配置される。したがって、図３では、プローブＰ１〜Ｐ１２は、ヘッド本体Ｂ０の軸周りに螺旋状に配置される。
【００２９】
このように、ヘッド本体Ｂ０の正面視において、隣り合うプローブＰｎとＰｎ−１とは互いに重なり合い、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２の表面は鋼管５０の内面の全周を覆う。そして、ヘッド本体Ｂ０の側面視において、隣り合うプローブＰｎとＰｎ−１とは互いに重なりなく前後に配置される。
【００３０】
複数のプローブＰ１〜Ｐ１２をこのように配置すれば、昇降機構３０が複数のプローブＰ１〜Ｐ１２を昇降したとき、各プローブＰｎは他のプローブＰｎの動作を干渉しない。そのため、探傷ヘッド２０は、昇降機構３０によりプローブＰｎを昇降して、異なる内径を有する複数種類の鋼管５０の内面に、プローブＰｎの表面を接触することができる。以下、昇降機構３０の構成について詳述する。
【００３１】
［昇降機構３０の構成］
上述のとおり、昇降機構３０は複数のアーム機構Ａ１〜Ａ１２を備える。各アーム機構Ａｎは各プローブＰｎに対応して配置される。図４は、アーム機構Ａｎ及びプローブＰｎの斜視図である。図４を参照して、プローブＰｎの裏面６１には、板状の連結部材６２が立てて配置される。連結部材６２はヘッド本体Ｂ０の長手方向に延びる。
【００３２】
アーム機構Ａｎは、一対のフロントアーム部材７１と、一対のリアアーム部材７２と、連通部材７３と、ストッパ７９とを備える。連結部材７３は板状であり、ヘッド本体Ｂ０の表面Ｂ０１に立てて配置される。連結部材７３は、ヘッド本体Ｂ０の中心軸方向に延び、その下端は、ヘッド本体Ｂ０の内部に配置される。本実施の形態では、ヘッド本体Ｂ０は筒状である。
【００３３】
一対のフロントアーム部材７１は、連結部材６２の前部と連結部材７３の前部との間に配置される。一対のフロントアーム部材７１の上端部は連結部材６２を挟み、下端部は連結部材７３を挟む。同様に、一対のリアアーム部材７２は、連結部材６２の後部と連結部材７３の後部との間に配置される。一対のリアアーム部材７２の上端部は、連結部材６２を挟み、下端部は、連結部材７３を挟む。
【００３４】
各フロントアーム部材７１及びリアアーム部材７２の上端部及び下端部には、ヘッド本体Ｂ０の幅方向（ヘッド本体Ｂ０の中心軸と直交する方向）に図示しない貫通孔が形成されている。また、連結部材６２及び７３の前部及び後部にも、ヘッド本体Ｂ０の幅方向に貫通孔が形成されている。
【００３５】
一対のフロントアーム部材７１の上端部と連結部材６２の前部とは、それぞれに形成された貫通孔に挿入されたピン８１Ｕにより連結される。ピン８１Ｕはヘッド本体Ｂ０の幅方向に延びる。同様に、一対のフロントアーム部材７１の下端部と連結部材７３の前部とは、ヘッド本体Ｂ０の幅方向に延びるピン８１Ｌにより連結される。これにより、一対のフロントアーム部材７１は、ピン８１Ｕ及び８１Ｌを軸として回転する。
【００３６】
要するに、一対のフロントアーム部材７１は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に揺動可能に取り付けられ、かつ、プローブＰｎと連結される上端部を含む。
【００３７】
同様に、リアアーム部材７２の上端部と連結部材６２の後部とは、本体Ｂ０の幅方向に延びるピン８２Ｕにより連結され、リアアーム部材７２の下端部と連結部材７３の後部とは、ヘッド本体Ｂ０の幅方向に延びるピン８２Ｌにより連結される。これにより、一対のリアアーム部材７２は、ピン８２Ｕ及び８２Ｌを軸として回転する。つまり、一対のリアアーム部材７２も、一対のフロントアーム部材７１と同様に、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に揺動可能に取り付けられ、かつ、プローブＰｎと連結される上端部を含む。
【００３８】
ストッパ７９は、板状であり、連結部材７３の上面に立てて配置される。ストッパ７９はピグ本体Ｂ０の軸方向と直交して配置される。フロントアーム部材７１が回転して直立すると、ストッパ７９に当たる。ストッパ７９は、フロントアーム部材７１が直立したとき、フロントアーム部材７１がより前方に倒れるのを防ぐ。
【００３９】
［昇降機構３０の機能］
以上の構成により、昇降機構３０内の各アーム機構Ａｎは、プローブＰｎを鋼管５０の径方向に昇降する。図５は、プローブＰｎ及びアーム機構Ａｎの側面図である。図５を参照して、フロントアーム部材７１がピン８１Ｌを軸として反時計回りに回転したとき、リアアーム部材７２もピン８２Ｌを軸として反時計回りに回転する。その結果、図６に示すように、アーム機構ＡｎはプローブＰｎを上方（表面Ｂ０１から離れる方向）に持ち上げる。つまり、プローブＰｎはヘッド本体Ｂ０の前方に移動しながら、鋼管５０（又は、ヘッド本体Ｂ０）の径方向に上昇する。
【００４０】
フロントアーム部材７１のピン８１Ｕと８１Ｌとの間の距離は、リアアーム部材７２のピン８２Ｕと８２Ｌとの間の距離と等しい。そのため、プローブＰｎが上昇しても、プローブＰｎの表面６６はヘッド本体Ｂ０の表面とほぼ平行を維持する。要するに、プローブＰｎが昇降しても、プローブＰｎの表面６６は常に、鋼管５０の内面と対向する。
【００４１】
アーム機構Ａｎはさらに、アーム部材を起こす方向に回転する力をアーム部材に付与する機構７４（以下、「付与機構７４」という。）を備える。付与機構７４は弾性体であり、本例ではばねである。付与機構７４の一端は、連結部材７３の下方後部７５に取り付けられ、その他端は、フロントアーム部材７１の下端７１Ｌと接続される。付与機構７４は、下端７１Ｌに、連結部材７３の後方に向かう力を付与する。これにより、付与機構７４は、ピン８１Ｌを支点としてフロントアーム部材７１を起こす方向に回転する力を付与する。本例（図４〜図６）では、フロントアーム部材７１及び連結部材７３のうち、ばね７４が配置された部分はヘッド本体Ｂ０内部に配置される。図４に示すように、表面Ｂ０１は開口７６を有する。フロントアーム部材７１は開口７６に挿入され、その下端はヘッド本体Ｂ０内部に配置される。
【００４２】
フロントアーム部材７１が表面Ｂ０１に対して垂直に配置されたとき、つまり、図６に示すように、フロントアーム部材７１が起き上がったとき、フロントアーム部材７１はストッパ７９に当たり、回転を停止する。
【００４３】
以上のとおり、昇降機構３０は、プローブＰ１〜Ｐ１２を所定の高さに調整できる。そのため、検査対象となる鋼管５０の内径に応じて、昇降機構３０はプローブＰ１〜Ｐ１２の高さを調整し、プローブＰ１〜Ｐ１２を鋼管５０の内面に接触する。つまり、探傷装置１は、昇降機構３０により、内径の異なる複数種類の鋼管の内面を探傷することができる。
【００４４】
［プローブＰｎの構成］
図４を参照して、プローブＰｎは、連結部材６２と、台座６３と、弾性部材６４と、探傷シート６５とを備える。
【００４５】
台座６３は、直方体状であり、連結部材６２が取り付けられた裏面６１を有する。裏面６１と反対側の面には、弾性部材６４が取り付けられる。
【００４６】
弾性部材６４は板状であり、台座６３と探傷シート６５との間に配置される。弾性部材６４はたとえば、低反発弾性を有する発泡体であり、ばねのような弾性と粘土のような粘性とを有する。発泡体はたとえば、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等であり、周知の素材が適用される。弾性部材６４は、外力を受けると、力を受けた部分が縮み、凹む。
【００４７】
探傷シート６５は、弾性部材６４上に配置される。図７に探傷シート６５の斜視図を示す。図７を参照して、探傷シート６５は、シート基材６０１と、複数の探傷コイル６０２とを備える。
【００４８】
シート基材６０１はシート状であり、可撓性を有する。要するに、シート基材６０１は曲げやすく、たわみやすい。シート基材６０１は可撓性を有する樹脂からなる。可撓性を有する樹脂はたとえば、シリコーン樹脂やフッ素樹脂、アクリル系樹脂である。シート基材６０１の面のうち、弾性部材６４と対向する面と反対側の表面が、プローブＰｎの表面６６に相当する。
【００４９】
図８は、図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での探傷シート６５の断面図であり、図９は、図７中のＩＸ−ＩＸ線での探傷シート６５の断面図である。図８及び図９を参照して、２つの探傷コイル６０２は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に並んで配置される。そして、各探傷コイル６０２は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向にコイル軸を有する。探傷コイル６０２をこのように配置すれば、鋼管５０の軸方向と垂直な方向に渦電流が発生する。そのため、鋼管５０の軸方向に延びた内面きずが検知されやすい。２つの探傷コイル６０２は、励磁コイル及び検出コイルとして機能する。
【００５０】
図８及び図９に示すとおり、各探傷コイル６０２は、探傷シート６５の表面６６よりもシート基材６０１の内部側に配置される。そのため、表面６６が鋼管５０の内面に接触するとき、探傷コイル６０２は鋼管５０の内面に接触しない。その結果、探傷コイル６０２が鋼管５０と接触することにより切断されるのを抑制できる。
【００５１】
［プローブＰｎの機能］
プローブＰｎの表面６６は、鋼管５０の内面と接触して湾曲し、内径の異なる種々の鋼管５０の内面と同じ曲率になる。たとえば、図１０に示すとおり、曲率の小さな（内径の大きい）鋼管５０の内面にプローブＰｎの表面６６が接触する場合、弾性部材６４の両端は縮み、探傷シート６５は緩やかに凸に湾曲する。これにより、プローブＰｎの表面６６は凸に湾曲し、鋼管５０の内面と同程度の曲率となる。
【００５２】
一方、図１１に示すように、曲率の大きな（内径の小さな）鋼管５０の内面にプローブＰｎの表面６６が接触する場合、弾性部材６４の両端は図１０の場合よりも大きく縮み、探傷シート６５は図１０の場合よりも大きく凸に湾曲する。これにより、表面６６は鋼管５０の内面と同程度の曲率となる。
【００５３】
プローブＰｎの表面６６は、上述の仕組みにより、異なる内径の鋼管５０の内面の曲率と同程度の曲率にできる。そのため、プローブＰｎの表面６６と鋼管５０の内面との間の距離のばらつきを低減することができ、いわゆるリフトオフの影響を低減できる。
【００５４】
［探傷ヘッド２０の機能］
上述の昇降機構３０及びプローブＰｎを備える探傷装置１は、内径の異なる複数種類の鋼管５０の内面を探傷できる。探傷装置１はさらに、探傷ヘッド２０を軸周りに回転することなく、鋼管５０の内面全周を全長にわたって探傷できる。以下、この点を詳述する。
【００５５】
［昇降機構によりプローブＰｎを下降した場合］
図５に示すアーム機構ＡｎがプローブＰｎを最下点まで降ろしたとき、つまり、プローブＰｎを表面Ｂ０１に最も近づけたとき、プローブＰｎの表面６６は、図１２に示すとおり、高さＨｍｉｎの位置に配置される。全てのアーム機構Ａ１〜Ａ１２がプローブＰ１〜Ｐ１２を高さＨｍｉｎまで下降したとき、探傷ヘッド２０は正面視で図１３に示すとおりとなる。正面視において、隣り合うプローブＰｎは互いに重なり合う。より具体的には、隣り合うプローブＰｎの表面６６に形成された探傷コイル６０２は互いに重なり合う。したがって、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２の探傷コイル６０２は、高さＨｍｉｎに対応した内径Ｒ１を有する鋼管５０の内面の全周を覆う。さらに、図１及び図３に示すとおり、正面視で隣り合うプローブＰｎは、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に互いに離れて配置される。そのため、各アーム機構ＡｎがプローブＰｎを高さＨｍｉｎの位置に配置した場合も、正面視で隣り合うプローブＰｎ同士は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に互いに離れて配置される。したがって、隣り合うプローブＰｎは互いに干渉しない。
【００５６】
以上の結果、プローブＰｎの表面６６を高さＨｍｉｎに配置した場合、図１３に示す内径Ｒ１を有する鋼管５０の内面全周を全長に渡って探傷できる。
【００５７】
［昇降機構によりプローブＰｎを上昇した場合］
一方、アーム機構ＡｎがプローブＰｎを最上点まで持ち上げたとき、つまり、プローブＰｎを表面Ｂ０１から最も離したとき、プローブＰｎの表面６６は、図６に示すとおり、高さＨｍａｘの位置に配置される。高さＨｍａｘは高さＨｍｉｎよりも高い。
【００５８】
全てのアーム機構Ａ１〜Ａ１２がプローブＰ１〜Ｐ１２を高さＨｍａｘまで持ち上げたとき、探傷ヘッド２０は正面視で図２に示すとおりとなる。この場合も、正面視において、隣り合うプローブＰｎの表面６６は互いに一部が重なり合い、より具体的には、表面６６内の探傷コイル６０２は互いに重なり合う。また、各プローブＰｎは、ピン８１Ｌ（又はピン８２Ｌ）を支点として、同じ回転角だけ回転（揺動）して持ち上げられているため、隣り合うプローブＰｎ同士は、ヘッド本体Ｂ０の中心軸方向に互いに離れて配置される。したがって、隣り合うプローブＰｎは互いに干渉しない。
【００５９】
以上より、プローブＰｎの表面６６を高さＨｍａｘに配置したときも、複数のプローブＰ１〜Ｐ１２の探傷コイル６０２は、図２に示すとおり、高さＨｍａｘに対応した内径Ｒ０を有する鋼管５０の内面の全周を覆う。そのため、プローブＰｎを高さＨｍａｘに配置した場合、内径Ｒ１よりも大きい内径Ｒ０を有する鋼管５０の内面全周を全長に渡って探傷できる。
【００６０】
このように、探傷装置１は、アーム機構Ａ１〜Ａ１２により、プローブＰ１〜Ｐ１２の表面６６を高さＨｍｉｎと高さＨｍａｘとの間の所定の高さに配置できる。そのため、探傷装置１は、内径Ｒ１〜内径Ｒ０の範囲内の内径を有する種々の鋼管５０の内面全周を全長にわたって探傷できる。さらに、各高さにおいて正面視での隣り合うプローブＰｎのコイル６０２は互いに重なり合う。そのため、各高さにおけるプローブＰ１〜Ｐ１２のコイル６０２は、探傷ヘッド２０の正面視において、鋼管５０の内面全周を覆う。その結果、探傷装置１は、探傷ヘッド２０を回転することなく、鋼管５０の中心軸方向に移動するだけで、異なる内径を有する複数種類の鋼管５０の内面全周を全長にわたって探傷できる。
【００６１】
［探傷方法］
上述の探傷装置１を用いた鋼管５０の内面の探傷方法は次のとおりである。初めに、検査対象となる鋼管５０を準備する。続いて、鋼管５０内に探傷ヘッド２０を挿入する。このとき、たとえば作業者により、傘を閉じるようにアーム機構Ａ１〜Ａ１２を縮めて、図１２に示す状態とする。そして、探傷ヘッド２０を鋼管５０に挿入する。探傷ヘッド２０を鋼管５０に挿入した後、傘を開くように、アーム機構Ａ１〜Ａ１２を広げる。具体的には、図１２から図５の状態とする。アーム機構Ａｎの付与機構７４の作用により、フロントアーム部材７１及びリアアーム部材７２が回転し、図５及び図６のように起きあがる。その結果、プローブＰｎの表面６６が鋼管５０の内面に接触する。このとき、付与機構７４により付与される力により、プローブＰｎの表面６６は鋼管５０の内面に接触しやすい。また、弾性部材６４及び可撓性を有する探傷シート６５により、プローブＰｎの表面６６は、鋼管５０の内面に沿って凸に湾曲する。
【００６２】
続いて、探傷ヘッド２０の先端のワイヤ１２を牽引車に取り付ける。そして、牽引車により探傷ヘッド２０を引っ張る。これにより、探傷ヘッド２０は鋼管５０の後端から先端まで移動する。このとき、探傷ヘッド２０は鋼管５０のヘッド本体Ｂ０の軸周りに回転する必要はない。複数のプローブＰ１〜Ｐ１２が鋼管５０の内面全周を覆うためである。
【００６３】
探傷ヘッド２０が鋼管５０の軸方向に移動している間、各プローブＰｎは、検出信号を信号処理装置１０に出力する。信号処理装置１０は各プローブＰｎからの検出信号を受け、検出信号に基づいて、探傷結果を出力する。
【００６４】
［他の実施の形態］
［アーム機構Ａｎ］
アーム機構Ａｎは上述の構成に限られない。たとえば、アーム機構Ａｎは図１４に示す構成であってもよい。図１４を参照して、アーム機構Ａｎは、一対のフロントアーム部材７１と、一対のリアアーム部材７２と、フロント取付部材７７Ｆと、リア取付部材７７Ｒと、レール７８と、付与機構７４とを備える。
【００６５】
フロント取付部材７７Ｆは、ヘッド本体Ｂ０の表面Ｂ０１上に固定される。一対のフロントアーム部材７１の下端部は、ヘッド本体Ｂ０の幅方向に延びるピン８１Ｌにより連結される。これにより、一対のフロントアーム部材７１は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に揺動可能に取り付けられる。さらに、一対のフロントアーム部材７１の上端部は、ピン８１ＵによりプローブＰｎの連結部材６２に連結される。
【００６６】
レール７８は、表面Ｂ０１上に固定され、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に延びる。リア取付部材７７Ｒはレール７８上にスライド可能に取り付けられる。一対のリアアーム部材７２の上端部は、ピン８２Ｌにより、対応するフロントアーム部材７１の中央部に揺動可能に連結される。一対のリアアーム部材７２の下端は、ピン８２Ｌによりリアアーム部材７２に連結される。これにより、リアアーム部材７２は、ヘッド本体Ｂ０の軸方向に揺動可能に取り付けられる。
【００６７】
付与機構７４は本例では弾性体であり、より具体的には、ばねである。付与機構は、その一端をフロント取付部材７７Ｆの後端に取り付けられ、その他端をリア取付部材７７Ｒの前端に取り付けられる。これにより、付与機構７４は、フロントアーム部材７１に対して、ピン８１Ｌを支点として、フロントアーム部材７１を起こす方向に回転する力を付与する。
【００６８】
以上の構成によるアーム機構Ａｎも、図５と同様に、プローブＰｎを鋼管５０の径方向に昇降する。たとえば、図１５に示すように、付与機構７４が縮むと、リア取付部材７７Ｒが前方にスライドする。そのため、フロントアーム部材７１がピン８１Ｌ周りを回転し、起き上がる。その結果、プローブＰｎは持ち上げられる。
【００６９】
また、アーム機構Ａｎは図１６に示す構成であってもよい。図１６を参照して、アーム機構Ａｎは、連結部材６２の下面と、ヘッド本体Ｂ０の表面Ｂ０１との間に接続される付与機構７４と、筒体９１とを備える。付与機構７４は、本例ではばねである。筒体９１は、表面Ｂ０１上に立てて配置され、内部に付与機構７４を含む。筒体９１の上端の開口には、連結部材６２が挿入される。外力を受けた付与機構７４が縮むと、図１７に示すように、プローブＰｎが鋼管５０の径方向に下降する。そして、付与機構７４が外力から解放されると、図１６に示すように、付与機構７４は伸び、プローブＰｎが鋼管５０の径方向に上昇する。このような構成のアーム機構Ａｎも、図５や図１４のアーム機構と同様に、プローブＰｎを鋼管５０の径方向に昇降できる。
【００７０】
［プローブＰｎ］
探傷装置１は、図７に代えて、図１８に示すいわゆるパンケーキ型のプローブＰｎを用いても良い。図１８を参照して、パンケーキ型の探傷シート６５内のコイル６０２は、シート基材６０１の法線方向に延びるコイル軸を有する。この場合、鋼管５０の内面に対して渦電流が渦状に流れる。このようなプローブＰｎを用いた場合であっても、探傷装置１は、鋼管５０の内面のきずを探傷できる。パンケーキ型のプローブＰｎにおいてコイル６０２はたとえば、印刷により形成される。なお、図示していないが、プローブ表面上（コイル６０２の上）には保護被膜が形成されている。保護被膜は、表面が鋼管５０の内面と接触して摩耗したり、コイルが破損したりするのを防止する。
【００７１】
［その他］
上述の実施の形態では、図６に示すように、昇降機構３０がプローブＰｎを最上点に持ち上げた場合でも、図２に示すように、正面視で隣り合うプローブＰｎ同士の表面が重複する。しかしながら、昇降機構３０がプローブＰｎを最上点に持ち上げたときに、正面視で隣り合うプローブＰｎ同士の表面が重複しなくてもよい。最上点（Ｈｍａｘ）から最下点（Ｈｍｉｎ）のうち、正面視で隣り合うプローブ同士の表面６６が重複する高さの範囲において、本発明の効果は得られる。要するに、少なくとも昇降機構３０によりプローブＰｎが最下点まで降ろされたとき、ヘッド本体Ｂ０の正面から見て、隣り合うプローブＰｎ同士の表面が重複していれば、本願発明の効果はある程度得られる。好ましくは、昇降機構３０によりプローブＰｎが最上点に持ち上げられたとき、正面視で隣り合うプローブＰｎ同士の表面が重複する。この場合、最上点と最下点との間のいずれの高さにおいても、本発明の効果が得られる。
【００７２】
上述の実施の形態では、牽引車がワイヤ１２を引っ張ることにより探傷ヘッド２０を移動する。しかしながら、牽引車に代えて、作業者がワイヤ１２を引っ張って探傷ヘッド２０を移動してもよい。
【００７３】
また、上述の実施の形態では、プローブＰｎは可撓性を有する探傷シート６５と弾性部材６４とを備える。しかしながら、プローブＰｎは可撓性を有する探傷シート６５を備え、弾性部材６４を備えなくてもよい。この場合であっても、探傷シート６５がある程度、鋼管５０の内面に応じて凸に湾曲する。
【００７４】
さらに、プローブＰｎの探傷シート６５は可撓性を有さなくても良い。この場合、プローブＰｎの表面６６は凸に湾曲しているのが好ましい。このようなプローブＰｎでは、表面６６が鋼管５０の内面に合わせて湾曲しないため、コイル６０２と鋼管５０の内面との間隔を一定に保てない、いわゆるリフトオフの問題が生じうる。しかしながら、このようなプローブＰｎを用いた場合であっても、ある程度の精度の探傷を行うことができる。
【００７５】
図５では、付与機構７４を連結部材７３の下方後端とフロントアーム部材７１の下端との間に接続する。しかしながら、付与機構７４は他の位置に配置してもよい。要するに、フロントアーム部材７１を起こすように回転する力を付与機構７４がフロントアーム部材７１に付与できれば、付与機構７４の配置位置は限定されない。
【００７６】
また、上述の実施の形態では、加圧装置として付与機構７４を用いて、フロントアーム部材７１に力を付与する。しかしながら、他の加圧装置として、付与機構７４に代えて、油圧シリンダやエアシリンダ等を用いてもよい。
【００７７】
上述の実施の形態では、プローブＰｎは２つの探傷コイル６０２を備える。しかしながら、探傷コイル６０２は１つであってもよい。この場合、１つの探傷コイルが励磁コイルとして機能し、かつ、検出コイルとして機能する。
【００７８】
上述の実施の形態では、探傷装置１は鋼管を探傷する。しかしながら、探傷装置１は鋼管に限らず、他の金属管を探傷することもできる。また、中心に貫通穴を設けた鋼管に成形前の中空ビレットや、製管途中の中空素管も探傷することができ、これらビレットや素管も本発明の管状の被探傷材に含まれる。
【００７９】
上述の実施の形態では、プローブＰ１〜Ｐ１２が螺旋状に配置される。しかしながら、プローブＰ１〜Ｐ１２の配置はこれに限られない。たとえば、プローブＰ１とＰ７が同一円周上に配置され、プローブＰ２とＰ８、Ｐ３とＰ９、Ｐ４とＰ１０、Ｐ５とＰ１１、Ｐ６とＰ１２とがそれぞれ同一円周上に配置されてもよい。また、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ７、Ｐ９及びＰ１１が同一円周上に配置され、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ８、Ｐ１０及びＰ１２がＰ１等が配置される円周と異なる同一円周上に配置されてもよい。要するに、正面視において隣り合うプローブＰｎ同士が、側面視においてヘッド本体Ｂ０の軸方向に互いに離れて配置されていれば、プローブＰｎの配置は制限されない。
【００８０】
上述の実施の形態では、プローブ数を１２としたが、プローブ数は１２個に限定されず、複数あればよい。好ましいプローブ数は３以上であり、より好ましくは４以上である。
【００８１】
さらに、上述の実施の形態では、探傷装置１は、渦流探傷用のプローブＰｎに代えて、超音波探傷用のプローブを備えてもよい。この場合も、鋼管５０の内面を探傷できる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  探傷装置
１０  信号処理装置
２０  探傷ヘッド
３０  昇降機構
５０  鋼管
６２  連結部材
６３  台座
６４  弾性部材
６５  探傷シート
７１  フロントアーム部材
７２  リアアーム部材
７３  連結部材
７４  付与機構
８１Ｌ，８１Ｕ，８２Ｌ，８２Ｕ  ピン
６０１  シート基材
６０２  探傷コイル
Ａ１〜Ａ１２  アーム機構
Ｂ０  ヘッド本体
Ｐ１〜Ｐ１２  プローブ
【図１】
2011128077.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011128077.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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