(57)【要約】【課題】本発明は、走行させながら高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができる、耐久性の高いコンクリート検査装置を提供する。【解決手段】平行する２本の輪軸１ａ、１ｂのそれぞれに装着され、被検体表面に接触して輪軸１ａ、１ｂと共に前記回転する回転ローラ２ａ、２ｂと、２本の輪軸１ａ、１ｂの回転を同期させる同期機構（スプロケット５及びチェーン６）と、一方の輪軸１ａに取り付けられ、回転ローラ２ａの回転に伴って間欠的に被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置３と、他方の輪軸１ｂに取り付けられ、回転ローラ２ｂの回転に伴って発信装置３と同じタイミングで間欠的に被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置４とを備えている。【選択図】図１
2015219076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行する２本の輪軸のそれぞれに装着され、被検体表面に接触して前記輪軸と共に前記回転する回転ローラと、
２本の前記輪軸の回転を同期させる同期機構と、
一方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置と、
他方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って前記発信装置と同じタイミングで間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置とを具備することを特徴とするコンクリート検査装置。
【請求項２】
２本の前記輪軸間の間隔は、前記回転ローラの周長以上であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート検査装置。
【請求項３】
２本の前記輪軸間の間隔と、前記回転ローラの周長とが同一長であることを特徴とする請求項２記載のコンクリート検査装置。
【請求項４】
前記発信装置は、一方の前記輪軸に１個取り付けられ、
前記受信装置は、他方の前記輪軸に複数個取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコンクリート検査装置。
【請求項５】
前記受信装置は、前記被検体表面との接触面が曲面で形成された接触部を具備し、
前記接触部は、前記回転ローラの回転に伴って接触位置を変えながら前記被検体表面に対して接触されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコンクリート検査装置。
【請求項６】
前記受信装置は、前記接触部を前記輪軸から遠ざかる方向に付勢する付勢手段を具備し、
前記接触部は、前記付勢手段によって付勢された状態で前記被検体表面と接触されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコンクリート検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物の健全性を検査するコンクリート検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物の検査は、ハンマリング打音による反響音を聞き分けて健全性を判定する人力による打音方法が主流であり、多くの作業員を配し、人海戦術的に実施していた。人力による打音方法打撃の場合、人力によるハンマリング打音並びに反響音の聞き分けが観察者の経験や能力（聴力）に依存される。また、トンネルのような粉塵があり暗照明の狭空間では、過酷な作業となり、特にトンネルアーチ部の検査では、上向き姿勢となり長時間作業は困難な状況にある。
【０００３】
そこで、人力に頼らない各種の検査方法が検討されている。例えば、走行台車の前方部分に設けた発信装置からコンクリート床版等の被検体表面へ向けて信号波を発信させ、走行台車の後方部分に設けた受信装置で伝達された信号波を受信し、受信装置からの受信信号の波形に基づいてコンクリート床版の健全性を検査する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によると、走行台車を走行させながら被検体表面の健全性を検査することができるため、検査期間と労力を大幅に軽減することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１４８１４７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、走行台車を走行させながら、受信装置で被検体表面から信号波を受信するためには、受信装置を被検体表面に常時接触させておく必要がある。この場合には、被検体表面とのすべり摩擦によって受信装置にノイズが入力されてしまい、検査精度が低下してしまうと共に、受信装置における被検体表面との接触面が摩耗してしまうため、耐久性が問題となる。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、走行させながら高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができる、耐久性の高いコンクリート検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコンクリート検査装置は、平行する２本の輪軸のそれぞれに装着され、被検体表面に接触して前記輪軸と共に前記回転する回転ローラと、２本の前記輪軸の回転を同期させる同期機構と、一方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置と、他方の前記輪軸に取り付けられ、前記回転ローラの回転に伴って前記発信装置と同じタイミングで間欠的に前記被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、２本の前記輪軸間の間隔は、前記回転ローラの周長以上であっても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、２本の前記輪軸間の間隔と、前記回転ローラの周長とが同一長であっても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記発信装置は、一方の前記輪軸に１個取り付けられ、前記受信装置は、他方の前記輪軸に複数個取り付けられていても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記受信装置は、前記被検体表面との接触面が曲面で形成された接触部を具備し、前記接触部は、前記回転ローラの回転に伴って接触位置を変えながら前記被検体表面に対して接触されても良い。
さらに、本発明のコンクリート検査装置において、前記受信装置は、前記接触部を前記輪軸から遠ざかる方向に付勢する付勢手段を具備し、前記接触部は、前記付勢手段によって付勢された状態で前記被検体表面と接触されても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信装置を被検体表面に常時接触させておく必要がないため、走行させながら、高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができると共に、耐久性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るコンクリート検査装置の実施の形態の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発信装置及び受信装置の構成を示す概略側面図である。
【図３】図１に示す発信装置及び受信装置の配置例を示す下面図である。
【図４】本発明に係るコンクリート検査装置の実施の形態のよるコンクリート検査領域を説明するための説明図である。
【図５】図１に示す受信装置の他の配置例を示す下面図である。
【図６】図１に示す受信装置の他の配置例を示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
本実施の形態のコンクリート検査装置１０は、図１に示すように、平行する２本の輪軸１ａ、１ｂと、輪軸１ａに固定して装着された２本の回転ローラ２ａと、輪軸１ｂに固定して装着された３本の回転ローラ２ｂとを備えている。回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂは、検査対象であるトンネル履工コンクリート等のコンクリート構造物（以下、被検体と称す）の表面に接触して回転するゴムタイヤである。回転ローラ２ａと回転ローラ２ｂとは、同一の直径を有しており、周長すなわち１回転で進む距離が同一である。
【００１２】
輪軸１ａの２本の回転ローラ２ａの間には、発信装置３が設けられている。発信装置３は、輪軸１ａもしくは回転ローラ２ａの側面に固定されており、回転ローラ２ａの回転に伴って間欠的に被検体表面に接触する。すなわち、発信装置３は、被検体表面と接触する接触部を有し、その接触部が回転ローラ２ａの外周の１カ所に設けられている。従って、回転ローラ２ａが１回転すると、発信装置３の接触部が被検体表面に１回接触する。
【００１３】
輪軸１ｂに装着された３本の回転ローラ２ｂのそれぞれに隣接して受信装置４がそれぞれ設けられている。この３個の受信装置４は、輪軸１ｂもしくは回転ローラ２ｂの側面に固定されており、回転ローラ２ｂの回転に伴って間欠的且つ同時に被検体表面に接触する。すなわち、受信装置４は、発信装置３と同様に、被検体表面と接触する接触部を有し、その接触部が回転ローラ２ｂの外周の１カ所に設けられている。従って、回転ローラ２ｂが１回転すると、受信装置４の接触部が被検体表面に１回接触する。
【００１４】
発信装置３と受信装置４とは、同一の構成を有しており、図２を参照すると、圧電素子２１と、圧電素子２１に接触して設けられ、被検体表面と接触する接触部として機能する保護部材２２とを備えている。以下、発信装置３に基づいて、より詳細な構成について説明する。圧電素子２１及び保護部材２２は、輪軸１ａの法線方向に移動可能に設けられ、付勢手段であるバネ２３によって輪軸１ａから遠ざかる方向に付勢されている。図２（ａ）に示すように、発信装置３が被検体表面と接触していない状態では、保護部材２２の被検体表面と接触面は、回転ローラ２ａの外周面から突出する。これにより、図２（ｂ）に示すように、発信装置３が被検体表面と接触する状態では、保護部材２２の接触面が、バネ２３によって付勢された状態で被検体表面と接触する。なお、本実施の形態では、回転ローラ２ａとしてゴムタイヤを採用しているため、ゴムタイヤの弾性変形を考慮すると、発信装置３が被検体表面と接触していない状態では、保護部材２２の接触面は、回転ローラ２ａの周面付近に位置していればよい。また、保護部材２２の被検体表面と接触面は、曲面に形成されている。これにより、保護部材２２の接触面は、回転ローラ２ａの回転に伴って接触位置を変えながら被検体表面に対して所定時間接触する。さらにまた、バネ２３は、回転ローラ２ａの回転に伴って保護部材２２が被検体表面に統制する際の衝撃を吸収するダンパーとしても機能する。
【００１５】
図１に示すように、輪軸１ａ及び輪軸１ｂには、スプロケット５がそれぞれ装着されており、スプロケット５間にローラーチェーン等のチェーン６が掛け渡されている。スプロケット５及びチェーン６は、回転ローラ２ａの回転と回転ローラ２ｂの回転とを同期させる同期機構として機能する。そして、発信装置３と受信装置４とは、発信装置３における保護部材２２の接触面が被検体表面に接触するタイミングで、受信装置４における保護部材２２の接触面も被検体表面に接触するように位置合わせされている。これにより、コンクリート検査装置１０を人力やエンジン等の動力によって走行させると、回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂの回転に伴って、発信装置３における保護部材２２の接触面と受信装置４における保護部材２２の接触面とが間欠的に、同じタイミングで被検体表面に接触する。
【００１６】
また、本実施の形態のコンクリート検査装置１０は、発信装置３に所定の電圧信号を供給するパルスジェネレータ３０と、受信装置４によって受信された受信波形を記録する波形記録装置４０とを備えている。輪軸１ａの一端部には、ロータリーコネクタ７が設けられており、発信装置３から出力された電圧信号は、ロータリーコネクタ７を介して発信装置３に供給される。発信装置３から供給された電圧信号は、発信装置３の圧電素子２１に入力され、圧電素子２１が振動する。発信装置３からは、電圧信号が常時出力されており、発信装置３における保護部材２２の接触面が被検体表面に接触すると、圧電素子２１の振動が保護部材２２を介して被検体表面に弾性波として発信される。
【００１７】
発信装置３から被検体表面に発信された弾性波は、表面弾性波となって伝播される。この表面弾性波は、保護部材２２を介して受信装置４の圧電素子２１に伝わり、電圧信号に変換される。輪軸１ｂの一端部には、ロータリーコネクタ７が設けられており、受信装置４の圧電素子２１によって変換された電圧信号は、受信波形としてロータリーコネクタ７を介して波形記録装置４０に入力されて記録される。この記録された受信波形を、き裂やうき等の損傷のない健全な被検体表面の受振波形を基本として解析することで、波形形状及び最大振幅値が変わることを数段階のパターンで分類し、健全性評価に結びつけることができる。
【００１８】
被検体がコンクリート床版等の上面である場合には、コンクリート検査装置１０を走行台車として、人力で押したり、エンジン等の動力によって自走させたりすることができる。また、被検体がトンネル壁面等の側面や下面の場合には、人間がコンクリート検査装置１０を手に持って被検体表面に押しつけて走行させるようにしたり、ガイドウォールに沿ってエンジン等の動力によって自走させたりすることができる。
【００１９】
図２を参照すると、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間隔Ｌは、回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂの周長（直径Ｒ＊π）以上に設定されている。図３を参照すると、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間の領域において、発信装置３と受信装置４とを結ぶ領域が検査領域Ｘとなり、受信波形を解析することで、この検査領域Ｘ内に存在するき裂やうき等の損傷Ｙを検出することができる。なお、図３は、発信装置３における保護部材２２の接触面と受信装置４における保護部材２２の接触面とが被検体表面に接触している状態が示されている。また、本実施の形態では、輪軸１ｂに３個の受信装置４が設けられているため、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間の被検体の健全性を面的に検査することができる。
【００２０】
コンクリート検査装置１０を人力やエンジン等の動力によって走行させると、コンクリート検査装置１０が回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂの周長（直径Ｒ＊π）分進む毎に発信装置３から弾性波が発信され、発信装置３と受信装置４とを結ぶ検査領域Ｘの検査を行うことができる。従って、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間隔Ｌと、回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂの周長（直径Ｒ＊π）とが等しい場合には、図４（ａ）に示すように、コンクリート検査装置１０を矢印Ａで示す方向に走行させるだけで、被検体表面を満遍なく効率的に検査することができる。図４（ｂ）には、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間隔Ｌが、回転ローラ２ａ及び回転ローラ２ｂの周長（直径Ｒ＊π）より長く設定されている場合の検査領域Ｘが示されている。この場合には、検査領域Ｘが重なって多少効率が落ちるが、被検体の健全性をより満遍なく検査することができる。
【００２１】
受信装置４は、図５に示すように、発信装置３と同様に輪軸１ａに取り付けるようにしても良い。図５には、２本の回転ローラ２ａの両側に回転ローラ２ｂをそれぞれ装着し、回転ローラ２ｂのそれぞれに隣接して受信装置４がそれぞれ設けられている。この場合にも、受信装置４は発信装置３と同時に被検体表面に接触することになり、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間の領域をより面的に検査することができる。
【００２２】
また、図６に示すように、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間に輪軸１ａと同期して回転する輪軸１ｃを設け、受信装置４を輪軸１ｃに取り付けるようにしても良い。図６には、輪軸１ｃに２本の回転ローラ２ｂを装着し、回転ローラ２ｂのそれぞれに隣接して受信装置４がそれぞれ設けられている。この場合にも、受信装置４は発信装置３と同時に被検体表面に接触することになり、輪軸１ａと輪軸１ｂとの間の領域をより面的に検査することができる。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、平行する２本の輪軸１ａ、１ｂのそれぞれに装着され、被検体表面に接触して輪軸１ａ、１ｂと共に前記回転する回転ローラ２ａ、２ｂと、２本の輪軸１ａ、１ｂの回転を同期させる同期機構（スプロケット５及びチェーン６）と、一方の輪軸１ａに取り付けられ、回転ローラ２ａの回転に伴って間欠的に被検体表面に接触して弾性波を発信する発信装置３と、他方の輪軸１ｂに取り付けられ、回転ローラ２ｂの回転に伴って発信装置３と同じタイミングで間欠的に被検体表面に接触して弾性波を受信する受信装置４とを備えている。
この構成により、発信装置３及び受信装置４を被検体表面に常時接触させておく必要がないため、コンクリート検査装置１０を走行させながら、高い検査精度でコンクリート構造物の健全性を検査することができると共に、耐久性を向上させることができる。
【００２４】
さらに、本実施の形態において、２本の輪軸１ａ、１ｂ間の間隔は、回転ローラ２ａ、２ｂの周長以上に設定されている。
この構成により、コンクリート検査装置１０を走行させるだけで、被検体の健全性を満遍なく検査することができる。
【００２５】
さらに、本実施の形態において、２本の輪軸１ａ、１ｂ間の間隔と、回転ローラ２ａ、２ｂの周長とが同一長に設定されている。
この構成により、コンクリート検査装置１０を走行させるだけで、被検体の健全性を効率よく検査することができる。
【００２６】
さらに、本実施の形態において、発信装置３は、一方の輪軸１ａに１個取り付けられ、受信装置４は、他方の輪軸１ｂに複数個取り付けられている。
この構成により、２本の輪軸１ａ、１ｂ間の領域を面的に検査することができる。
【００２７】
さらに、本実施の形態において、受信装置４は、被検体表面との接触面が曲面で形成された接触部として保護部材２２を具備し、保護部材２２は、回転ローラ２ｂの回転に伴って接触位置を変えながら被検体表面に対して接触される。
この構成により、保護部材２２には、滑り摩擦よりも小さい転がり摩擦のみが作用するため、ノイズを防止することができると共に、耐久性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、本実施の形態において、受信装置４は、保護部材２２を輪軸１ｂから遠ざかる方向に付勢する付勢手段であるバネ２３を備え、保護部材２２は、バネ２３によって付勢された状態で被検体表面と接触される。
この構成により、保護部材２２を被検体表面に密着させることができるため、受信感度を向上させることができる。
【００２９】
なお、発信装置３も受信装置４と同様の構成を有している。従って、発信装置３の保護部材２２には、滑り摩擦よりも小さい転がり摩擦のみが作用すると共に、保護部材２２を被検体表面に密着させることができる。これにより、発信装置３の耐久性を向上させることができると共に、正確な弾性波を被検体表面に発信することができる。
【００３０】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば、本実施の形態では、同期機構としてスプロケット５及びチェーン６を用いたが、プーリー及び歯付きベルトやギヤを同期機構として用いることもできる。
また、受信装置４からの受信波形を波形記録装置４０に記録させるように構成したが、受信装置４からの受信波形を無線もしくは有線で送信する送信部を設け、他の箇所に設置されたパーソナルコンピュータ等の解析装置に送信するようにしても良い。
さらに、本実施の形態では、発信装置３から電圧信号を常時出力させ、発信装置３の圧電素子２１を常時振動させておくように構成したが、発信装置３もしくは受信装置４の圧電素子２１によって保護部材２２が被検体表面に当接したタイミングを検出したタイミングで、発信装置３から電圧信号を所定時間出力させるように構成しても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１ａ、１ｂ、１ｃ  輪軸
２ａ、２ｂ  回転ローラ
３  発信装置
４  受信装置
５  スプロケット
６  チェーン
７  ロータリーコネクタ
１０  コンクリート検査装置
２１  圧電素子
２２  保護部材
２３  バネ
３０  パルスジェネレータ
４０  波形記録装置
【図１】
2015219076.tif 000003
【図２】
2015219076.tif 000004
【図３】
2015219076.tif 000005
【図４】
2015219076.tif 000006
【図５】
2015219076.tif 000007
【図６】
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