(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信する超音波センサと、
前記超音波センサを間に挟んで、前記超音波センサに対して回転自在に設けられた２つの車輪部と、
両端の底面開口部が塞がれて内部に形成された閉空間に、前記超音波センサが設けられ、前記車輪部と一体的に回転する円筒形状のスポンジ部と、
前記閉空間に、接触媒質を加圧して送出する供給部とを備え、
前記閉空間は、前記接触媒質で満たされることを特徴とする超音波測定器。
【請求項２】
前記両端の底面開口部は、前記車輪部によって塞がれていることを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【請求項３】
前記スポンジ部の外径は、前記車輪部の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【請求項４】
前記供給部は、測定対象物との接触位置を境として移動方向前方に位置する前記スポンジ部の外周面に、前記接触媒質を供給することを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【請求項５】
前記供給部は、測定対象物との接触位置を境として移動方向後方に位置する前記スポンジ部の外周面に、前記接触媒質を供給することを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【請求項６】
前記供給部は、前記車輪部の車軸である車軸部の内部を通る経路部を介して前記閉空間に前記接触媒質を送出することを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【請求項７】
前記超音波センサと他の装置とをつなぐケーブルが、前記車輪部の車軸である車軸部の内部を通ることを特徴とする請求項１記載の超音波測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波を用いて測定対象物を測定する超音波測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波を用いて測定対象物の内部を連続的に測定する場合、超音波センサを物理的に移動させながら測定が行われていた。そして、測定対象物が例えば鋼板である場合は、鋼板表面が滑らかであること、又は、グリセリン等を主原料とする接触媒質を鋼板表面に塗布すること等により、安定して連続的な測定が可能である。一方、測定対象物の表面が摩擦を生じるような状態であると、超音波センサの物理的な移動に伴って当該超音波センサが摩耗し、当該超音波センサの寿命が短くなる。そこで、測定対象物の表面と超音波センサとの間の摩擦が大きい場合、例えば特許文献１のように超音波センサをタイヤ内部に設置したタイヤ構造とすることで、移動時の摩擦の影響が低減するようにしていた。【０００３】
表面が摩擦を生じるような状態である測定対象物としては、表面に凹凸が存在するものが挙げられる。具体的には例えば、コンクリート及びアスファルト等が挙げられる。超音波センサをタイヤ内部に設置してタイヤ構造とした場合、測定対象物の表面に存在する凹凸によって、測定対象物の表面とタイヤ表面との間に空間が生じる。当該空間によって、測定対象物の表面とタイヤ表面との接触が妨げられ、超音波の伝達が妨げられる。超音波の伝達性能が低下すると、超音波センサの測定性能の低下につながる。また、測定対象物の表面に不規則に凹凸が存在する場合は、超音波の伝達性能が低下する度合いも測定位置によって異なり、連続的な測定作業中に、同程度の精度での一貫した測定が行えないことになる。このように、測定対象物の表面に存在する凹凸が原因となって、測定性能が安定しない。
したがって、タイヤ構造を用いる場合にも、接触媒質の使用は不可欠となる。測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間が、接触媒質で満たされることで、当該空間における超音波の伝達性能の低下が防がれて、測定性能が安定する。例えば特許文献１では、ゲルシートが装着されたタイヤ表面に接触媒質としての水を垂らし、タイヤ表面に水膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５―３４０９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したように、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間が、接触媒質で確実に満たされているほど、測定性能は安定する。しかしながら、上記特許文献１のように構成した場合、ゲルシートは表面が平らなため測定対象物の表面の凹凸に入り込みにくく、また、接触媒質である水はタイヤ表面に単に垂らされるだけなので、当該凹凸により生じる空間を接触媒質で満たせる確実性が不十分であった。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間を、接触媒質で満たす際、平らなタイヤ表面に単に接触媒質を垂らす場合よりも確実性高く接触媒質で満たせるようにした超音波測定器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る超音波測定器は、超音波を送受信する超音波センサと、超音波センサを間に挟んで、超音波センサに対して回転自在に設けられた２つの車輪部と、両端の底面開口部が塞がれて内部に形成された閉空間に、超音波センサが設けられ、車輪部と一体的に回転する円筒形状のスポンジ部と、閉空間に、接触媒質を加圧して送出する供給部とを備え、閉空間は、接触媒質で満たされることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、スポンジ部の内部に形成された閉空間が、加圧されて送出された接触媒質で満たされることにより、測定対象物の表面に存在する凹凸に入り込みやすいスポンジ部から接触媒質が滲み出て、当該凹凸により生じる空間を確実性高く接触媒質で満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る超音波測定器の外観斜視図である。
【図２】図１に示す状態からスポンジ部を取り除いたときの斜視図である。
【図３】スポンジ部と車輪部との分解斜視図である。
【図４】図１に示す状態から供給部をつなげたときの斜視図である。
【図５】超音波センサと計測装置とをつなげたときの斜視図である。
【図６】測定対象物とスポンジ部との接触状態を示す断面図である。
【図７】スポンジ部の外周面に接触媒質を供給する様子を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る超音波測定器１００の外観斜視図である。図１では、後述の図４で示す供給部６については不図示としている。図２は、図１に示す状態からスポンジ部１を取り除いたときの斜視図である。図３は、スポンジ部１と車輪部２との分解斜視図である。
超音波測定器１００は、測定対象物の内部に存在する欠陥等の発見のために、超音波を用いて測定対象物を測定するものであり、スポンジ部１、車輪部２、車軸部３、固定部４及び超音波センサ５を有する。
【００１１】
スポンジ部１は、円筒形状であり、スポンジで構成される。なお、スポンジとは、多孔質で柔軟性のあるものを指し、多孔質ゴム等もその一種である。また、スポンジ部１に１つの円筒形状のスポンジをそのまま用いてもよいし、複数個のスポンジを円筒形状を成すように連結させてスポンジ部１に用いてもよい。あるいは、１つの板状のスポンジをまるめて両端を連結し、円筒形状にしてスポンジ部１に用いてもよい。
【００１２】
円盤形状の車輪部２は、スポンジ部１の両端にそれぞれ車輪部２１及び車輪部２２として設けられ、スポンジ部１の両端にある底面開口部１ａそれぞれを塞いでいる。底面開口部１ａは、図３に示されている。両端の底面開口部１ａが車輪部２によって塞がれることで、スポンジ部１の内部には、円柱形状の閉空間Ｓが形成されている。また、後述するように、車輪部２は、車軸部３及び超音波センサ５に対して回転自在に設けられている。
【００１３】
車軸部３は、車輪部２１の車軸である車軸部３１及び車輪部２２の車軸である車軸部３２として設けられている。車軸部３１と車軸部３２は、互いの軸線が一直線に並ぶように設けられている。
【００１４】
固定部４は、車軸部３１及び車軸部３２を固定するためのものである。図２に示すように、車軸部３１及び車軸部３２の一端は固定部４に固定され、車軸部３１及び車軸部３２の他端は超音波センサ５に固定されている。車輪部２１は車軸部３１に回転自在に取り付けられ、車輪部２２は車軸部３２に回転自在に取り付けられている。人が固定部４を掴んで押すなどしてスポンジ部１及び車輪部２が測定対象物の表面を転がると、スポンジ部１及び車輪部２は一体的に回転する。
【００１５】
超音波センサ５は、測定対象物とする物体を対象として、超音波を送受信する。超音波センサ５は、図１及び図２に示すように、車輪部２１と車輪部２２との間に挟まれた状態で、スポンジ部１に形成された閉空間Ｓに設けられている。車輪部２は車軸部３に回転自在に取り付けられているので、車輪部２が回転しても車軸部３は一体的に回転することはない。したがって、車軸部３が固定されている超音波センサ５も、車輪部２と一体的に回転することはなく、常に一定の部位を測定対象物に向けた状態となっている。
【００１６】
また、超音波測定器１００は、図４に示すように、供給部６を有する。供給部６は、ポンプ等を有し、スポンジ部１に形成された閉空間Ｓに接触媒質を加圧して送出する。供給部６と閉空間Ｓとは、チューブ又はホース等で構成された経路部７でつながれている。供給部６が送出した接触媒質は、経路部７を介して閉空間Ｓに送出される。
【００１７】
供給部６は、接触媒質を加圧して送出するものであればよく、上記のポンプ以外にも、例えば、接触媒質を詰めた容器を高所で逆さ吊りにすることで、供給部６としてもよい。接触媒質は、例えば、超音波測定で一般的に用いられるグリセリンベースの混合物である。または、接触媒質は、当該混合物の水溶液、当該混合物のアルコール溶液、グリセリン、水、又は、アルコール等であってもよい。
【００１８】
経路部７は、車輪部２の回転動作を妨げることのないよう設けられており、例えば車軸部３１又は車軸部３２の内部を通って、供給部６とスポンジ部１に形成された閉空間Ｓとをつないでいる。図４では、経路部７が車軸部３２の内部を通る場合を示している。
【００１９】
また、図５に示すように、超音波センサ５を用いて測定を行うために、超音波センサ５はケーブル９を介して計測装置８とつながれている。
計測装置８は、超音波測定用の計測装置であればよく、例えばデジタルオシロスコープ等であってよい。
ケーブル９は、超音波センサ５と計測装置８とに適合する測定用ケーブルである。ケーブル９は、経路部７と同様に車輪部２の回転動作を妨げることのないよう設けられており、例えば車軸部３１又は車軸部３２の内部を通って、超音波センサ５と計測装置８とをつないでいる。図５では、ケーブル９が車軸部３１の内部を通る場合を示している。
【００２０】
上記のように構成された超音波測定器１００を用いて測定対象物の測定を行う場合、車輪部２１及び車輪部２２でスポンジ部１の底面開口部１ａを塞いで形成された閉空間Ｓに、供給部６から経路部７を介して接触媒質が送出される。供給部６が接触媒質を加圧していることから、閉空間Ｓは接触媒質で満たされる。接触媒質が送出される前の状態において、閉空間Ｓに空気が存在していても、空気と接触媒質との比重の違いにより、空気はスポンジ部１を通過して、スポンジ部１の外部へと排出される。また、供給部６が接触媒質を加圧していることから、接触媒質で閉空間Ｓを満たすと、接触媒質は閉空間Ｓを囲むスポンジ部１へ浸透し、最終的にはスポンジ部１からスポンジ部１の表面付近の外部へと接触媒質が滲み出す。なお、このときの滲み出し量を調整する場合は、供給部６による加圧の度合いを調整すればよい。また、超音波測定器１００による測定中、供給部６は、接触媒質の送出を継続する。
【００２１】
閉空間Ｓが接触媒質で満たされると共に、接触媒質がスポンジ部１から外部へと滲み出している状態で、スポンジ部１及び車輪部２が測定対象物の表面を転がることにより、超音波測定器１００による超音波測定が行われる。スポンジ部１は、例えばゲルシート等の従来のタイヤ構造で用いられていた表面が平らなものと比べて、測定対象物の表面に存在する凹凸に入り込みやすく、そのように当該凹凸に入り込みやすいスポンジ部１から接触媒質が滲み出ていることにより、当該凹凸により生じる空間は、確実性高く接触媒質で満たされることになる。
【００２２】
なお、スポンジ部１が測定対象物の表面に接触しながら転がるために、スポンジ部１の外径は、車輪部２の外径と同じか、または、車輪部２の外径よりも大きくなっている。特に、スポンジ部１の外径が車輪部２の外径よりも大きくなっていると、その外径の差の分だけ圧縮された状態でスポンジ部１は測定対象物の表面を転がるため、スポンジ部１は測定対象物の表面に存在する凹凸に更に入り込みやすく、また、接触媒質が更に滲み出やすくなって、当該凹凸により生じる空間は、更に確実性高く接触媒質で満たされることになる。
【００２３】
また、上記では、スポンジ部１の底面開口部１ａが、車輪部２で塞がれている場合を示した。しかしながら、スポンジ部１の底面開口部１ａは、車輪部２とは別体の蓋部材で塞がれていてもよい。当該蓋部材は、車軸部３に回転自在に取り付けられる一方、スポンジ部１及び車輪部２と一体的に回転するように取り付けられる。
【００２４】
以上のように、実施の形態１に係る超音波測定器１００によれば、供給部６から加圧されて送出された接触媒質で閉空間Ｓを満たし、接触媒質が滲み出るスポンジ部１を測定対象物の表面に接触させて、超音波測定が行われる。接触媒質が滲み出るスポンジ部１によって、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間が、確実性高く接触媒質で満たされる。これにより、超音波測定器１００の測定性能が安定する。
【００２５】
また、底面開口部１ａは、車輪部２によって塞がれていることとした。このように車輪部２を底面開口部１ａを塞ぐものとして利用することで、底面開口部１ａを塞ぐためだけの専用部材を設ける必要がなくなる。
【００２６】
また、スポンジ部１の外径は、車輪部２の外径よりも大きいこととした。このようにすることで、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間は、更に確実性高く接触媒質で満たされる。
【００２７】
また、供給部６は、車輪部２の車軸である車軸部３の内部を通る経路部７を介して閉空間Ｓに接触媒質を送出することとした。このように車軸部３を利用して、車輪部２の回転動作を妨げることのないように経路部７を設けることができる。
【００２８】
また、超音波センサ５と計測装置８とをつなぐケーブル９が、車輪部２の車軸である車軸部３の内部を通ることとした。このように車軸部３を利用して、車輪部２の回転動作を妨げることのないようにケーブル９を設けることができる。
【００２９】
実施の形態２．
実施の形態１で説明したように、スポンジ部１は、滲み込んだ接触媒質を、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間に放出しながら、測定対象物の表面を転がるものである。つまり、超音波測定器１００を用いた測定では、測定対象物の表面にスポンジ部１が接触した際に、スポンジ部１から滲み出した接触媒質が測定対象物側に移動する。したがって、接触媒質が測定対象物側に移動するスピードが、閉空間Ｓから浸透してきた接触媒質が再度滲み出すスピードを上回ると、スポンジ部１からの接触媒質の滲み出し量が不足してしまうことが考えられる。このような事態は、連続的に測定を行う場合に特に発生しやすい。このような事態に対処するために、実施の形態２では、閉空間Ｓへの接触媒質の送出に加えて、供給部６によってスポンジ部１の外周面に直接、接触媒質が供給される。スポンジ部１の外周面に直接、接触媒質が供給される点以外は、実施の形態１で既に説明した通りであるので、実施の形態１で既に説明した構成と同一又は相当する機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
【００３０】
例えば、図６の断面図に示すように、測定対象物Ｐとスポンジ部１との接触位置Ａを境として、超音波測定器１００の移動方向Ｂの前方に位置するスポンジ部１の外周面Ｃ１に、接触媒質が供給される。外周面Ｃ１は、測定対象物Ｐに接触する直前の外周面となる。
または、図６における上部、つまり接触位置Ａから１８０度離れたところに位置するスポンジ部１の外周面Ｃ２に、接触媒質が供給されるようにしてもよい。外周面Ｃ１及び外周面Ｃ２への接触媒質の供給には、後述の経路部７１のように供給部６に接続されたチューブ又はホース等の経路部を用いる。
スポンジ部１の外周面に接触媒質が供給されることで、連続的に超音波測定を行う場合等、測定対象物側に接触媒質が移動してスポンジ部１からの接触媒質の滲み出し量が不足しやすい測定に対応することができる。
【００３１】
なお、スポンジ部１が多孔質なものであるために、スポンジ部１に滲み込んだ接触媒質が当該空間に放出されると、滲み込んでいた接触媒質の代わりに、空気が入り込んでしまう可能性がある。これは、例えばゲルシート等の従来のタイヤ構造で用いられていたものでは見られない、多孔質なスポンジ部１に特有の現象である。スポンジ部１に空気が入り込んでしまうと、接触媒質ではなく当該空気が、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間にその後放出されることになり、測定性能の低下につながる。
【００３２】
上記のような空気の混入は、スポンジ部１が測定対象物に接触して圧縮状態にあったときから解放状態となったとき、つまり、接触位置Ａを境として、超音波測定器１００の移動方向Ｂの後方に位置するスポンジ部１の外周面Ｃ３にて発生しやすい。したがって、スポンジ部１からの接触媒質の滲み出し量が不足することを防ぎつつ、スポンジ部１への空気の混入を防ぐのであれば、図７に示すように経路部７１を介して供給部６から外周面Ｃ３に接触媒質を供給することが好ましい。図７では、外周面Ｃ３に接触媒質を供給する様子を断面図で概略的に示している。経路部７１は、チューブ又はホース等で構成される。
スポンジ部１の外周面Ｃ３に接触媒質を供給することで、圧縮状態から解放状態となった直後の外周面Ｃ３を接触媒質で覆い、空気に触れさせないようにすることで、スポンジ部１に空気が入り込むのを防ぐ。
【００３３】
なお、上記のようにスポンジ部１に形成された閉空間Ｓに接触媒質を送出する供給部６が、スポンジ部１の外周面に接触媒質を直接供給する機能を兼ねていてもよいし、スポンジ部１の外周面に接触媒質を直接供給するための専用の供給部を、供給部６とは別に設けてもよい。
【００３４】
以上のように、実施の形態２に係る超音波測定器１００によれば、スポンジ部１の外周面に直接、接触媒質が供給される。これにより、スポンジ部１からの接触媒質の滲み出し量が不足するのを防ぐことができる。特に、接触位置Ａを境として、超音波測定器１００の移動方向Ｂの後方に位置するスポンジ部１の外周面Ｃ３に接触媒質を供給することにより、スポンジ部１からの接触媒質の滲み出し量が不足するのを防ぎつつ、スポンジ部１への空気の混入を防ぐことができる。
【００３５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態においての任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、この発明に係る超音波測定器は、測定対象物の表面に存在する凹凸により生じる空間を確実性高く接触媒質で満たして測定を行えるので、コンクリート等の表面に凹凸が存在するものを対象にして超音波測定を行うのに特に適している。
【符号の説明】
【００３７】
１  スポンジ部、１ａ  底面開口部、２  車輪部、３  車軸部、４  固定部、５  超音波センサ、６  供給部、７  経路部、８  計測装置、９  ケーブル、２１，２２  車輪部、３１，３２  車軸部、７１  経路部、１００  超音波測定器。
【図１】
0006594587.tif 000002
【図２】
0006594587.tif 000003
【図３】
0006594587.tif 000004
【図４】
0006594587.tif 000005
【図５】
0006594587.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006594587.tif 000008