(57)【要約】【課題】精密な研磨が可能な研磨装置、及び十分な精度での観察が可能な観察装置、及びその支持装置を提供する。【解決手段】支持装置は、点検対象となる円筒面に固定される本体部と、前記本体部に設けられ、前記円筒面を点検する工具を着脱可能に支持する支持部と、該支持部を前記本体部に対して前記円筒面の周方向に相対移動可能とする第１移動部と、前記支持部を前記本体部に対して前記円筒面の径方向に相対移動可能とする第２移動部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点検対象となる円筒面に固定される本体部と、
前記本体部に設けられ、前記円筒面を点検する工具を着脱可能に支持する支持部と、
該支持部を前記本体部に対して前記円筒面の周方向に相対移動可能とする第１移動部と、
前記支持部を前記本体部に対して前記円筒面の径方向に相対移動可能とする第２移動部と、
を備える支持装置。
【請求項２】
前記本体部は、前記円筒面の形状に対応して変形可能な材料で形成された請求項１に記載の支持装置。
【請求項３】
前記支持部を、前記本体部に対して、前記円筒面の径方向に直交するとともに、該円筒面の周方向に直交する方向に相対移動可能とする第３移動部を備える請求項１又は２に記載の支持装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の支持装置と、
前記支持部によって支持可能とされ、前記円筒面を研磨する前記工具としての研磨部と、
を備える研磨装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の支持装置と、
前記支持部によって支持可能とされ、前記円筒面の状態を観察可能な前記工具としての観察装置本体と、
を備える観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持装置、研磨装置、及び観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば火力発電プラントのような発電設備や、船舶等の大型輸送機械は、ボイラによって生成された水蒸気のエネルギーを外部に取り出して利用している。ボイラには、水の供給や水蒸気の排出を行う各種の配管が接続されている。これら配管のうち、加熱器管や、再熱器管には、特に高温高圧の流体が流通する。このため、他の配管に比べて、熱や圧力による組成変化や、割れ等が発生する可能性が懸念される。このような配管材料の組成変化、割れの発生を予見、予防するためには、配管の表面の状態を微視的に観察することが肝要とされる。
【０００３】
配管表面の状態を観察するための技術として、具体的には下記特許文献１に記載された装置が知られている。この装置は、配管表面の対象部位に光源としてのレーザ光が照射された状態で、該対象部位を光学式顕微鏡で観察することを特徴としている。このとき、対象部位には、酸化スケール等を除去するために予め研磨が施される。
特に、検査精度を維持しつつ、配管の局所的な薄肉化を回避するためには、配管の形状に合わせて均一な研磨を施すことが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０４−７３７０９号公報
【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、上記のように配管形状に合わせた精密な研磨を手作業によって実現するためには、比較的高い熟練度が要求される。このため、研磨された領域の特性に、作業者ごとのバラつきが生じる可能性がある。さらに、このバラつきに起因して、後続の観察結果の精度にも影響が及ぶ可能性が懸念される。すなわち、上記特許文献１に記載された技術には改良の余地がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、より精密な研磨が可能な研磨装置、及び十分な精度での観察が可能な観察装置、及びその支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明の一の態様によれば、支持装置は、点検対象となる円筒面に固定される本体部と、前記本体部に設けられ、前記円筒面を点検する工具を着脱可能に支持する支持部と、該支持部を前記本体部に対して前記円筒面の周方向に相対移動可能とする第１移動部と、前記支持部を前記本体部に対して前記円筒面の径方向に相対移動可能とする第２移動部と、を備える。
【０００８】
上述のような構成によれば、支持部が第１移動部によって円筒面の周方向に相対移動することで、円筒面の周方向における形状に沿って、工具による点検を行うことができる。
【０００９】
本発明の一の態様によれば、前記本体部は、前記円筒面の形状に対応して変形可能な材料で形成されてもよい。
【００１０】
上述のような構成によれば、本体部が変形することで円筒面の形状に追従することから、異なる曲率を有する複数種類の円筒面に対しても支持構造を適用することができる。
【００１１】
本発明の一の態様によれば、前記支持部を、前記本体部に対して、前記円筒面の径方向に直交するとともに、該円筒面の周方向に直交する方向に相対移動可能とする第３移動部を備えてもよい。
【００１２】
上述のような構成によれば、第３移動部によって支持部を移動させることで、円筒面の径方向、及び周方向に直交する方向にも研磨を施すことができる。すなわち、研磨部によってさらに広い範囲を研磨することができる。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、研磨装置は、上記いずれか一の態様に係る支持装置と、
前記支持部によって支持可能とされ、前記円筒面を研磨する前記工具としての研磨部と、を備える。
【００１４】
上述のような構成によれば、支持部が第１移動部によって円筒面の周方向に相対移動することで、円筒面の周方向における形状に沿って、研磨部による円筒面の研磨を行うことができる。
【００１５】
本発明のさらに他の態様によれば、観察装置は、上記いずれか一の態様に係る支持装置と、前記支持部によって支持可能とされ、前記円筒面の状態を観察可能な前記工具としての観察装置本体と、を備える。
【００１６】
上述のような構成によれば、第１移動部によって顕微鏡を円筒面の周方向に移動させることで、該円筒面の特性を容易に観察することができる。さらに、顕微鏡と円筒面との相対距離が維持されるため、顕微鏡のピントを都度調整することなく、円筒面の観察を継続することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の支持装置、研磨装置、及び観察装置によれば、より精密な研磨と、十分な精度での観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る支持構造の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る観察装置の構成を示す図である。
【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図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る支持装置１、及び該支持装置１によって支持可能な観察装置本体２１を備える観察装置２の全体図である。同図に示すように、本実施形態に係る支持装置１は、軸線Ｏを中心とする円筒状の配管１００の外周面（円筒面１０１）上で工具等を支持するために用いられる。本実施形態における配管１００は、上記の軸線Ｏ方向から見て略円形の断面を有するとともに、延在領域全体にかけて直管状をなしているものとする。
【００２０】
支持装置１は、円筒面１０１に固定される本体部１１と、この本体部１１に設けられるとともに、工具を着脱可能に支持する支持部１２と、支持部１２を本体部１１に対して相対移動可能とする第１移動部１３、第２移動部１４、及び第３移動部１５と、を備えている。
【００２１】
本体部１１は、上記配管１００の円筒面１０１の形状に沿って延びる厚肉板状の部材である。配管１００に取り付けられた状態において、本体部１１の厚さ方向両面のうち、配管１００の径方向内側の面は、円筒面１０１の曲率とおおむね同等の曲率をもって一方向に湾曲することで、軸線Ｏ方向から見て円弧状の断面を有する取付面１１Ａとされている。一方で、本体部１１の厚さ方向両面のうち、配管１００の径方向外側の面は、取付面１１Ａと対応する湾曲形状を有する支持面１１Ｂとされている。
【００２２】
さらに、この本体部１１は、図１に示す固定バンド９０によって配管１００に取り付けられている。固定バンド９０の具体的な態様としては、例えばゴムに代表される弾性変形可能な材料で形成された帯状の部材が考えられる。すなわち、この固定バンド９０を配管１００の外周側から掛け回した後、その両端部を本体部１１上の係止部９１に係止することで、本体部１１は配管１００に対して移動不能に固定される。
【００２３】
本体部１１の支持面１１Ｂ上には、該支持面１１Ｂから径方向外側に向かって突出する第１レール部１１１が形成されている。この第１レール部１１１は、上記配管１００の軸線Ｏ方向に延びることで、後述する支持部１２の一部と係合する。
【００２４】
支持部１２は、上記本体部１１の第１レール部１１１によって摺動可能に支持されるスライダ部１２１と、このスライダ部１２１に設けられた第２レール部１２２と、第２レール部１２２によって摺動可能に支持される調整部１６と、調整部１６によって相対移動可能に支持される支持部本体１７と、を有している。
【００２５】
スライダ部１２１には、略板状に形成されるとともに、その一方側の面には上記第１レール部１１１の突出形状と対応する凹状の第１摺動溝１２３が形成されている。すなわち、軸線Ｏ方向から見て、スライダ部１２１は略Ｃ字状をなしている。第１摺動溝１２３が上記第１レール部１１１に対して係合することで、支持部１２は本体部１１に対して軸線Ｏ方向両側に相対移動可能とされている。これら第１レール部１１１、及び第１摺動溝１２３は、第３移動部１５とされている。
【００２６】
さらに、スライダ部１２１における配管１００の径方向外側の面には、該スライダ部１２１の周方向に延びるとともに、径方向外側に向かって突出する第２レール部１２２が形成されている。第２レール部１２２は、後述する調整部１６における径方向内側の端面に設けられた第２摺動溝１６１と係合する。これら第２レール部１２２、及び第２摺動溝１６１は、第１移動部１３とされている。
【００２７】
調整部１６は、本体部１１から径方向外側に向かって延びるとともに、支持部本体１７を径方向に進退動可能に支持する。詳細には図示しないが、調整部１６の内部には、配管１００の径方向に延びる送りねじが配置されている。この送りねじにおける径方向外側の端部には調整ノブ１６２が取り付けられている。すなわち、この調整ノブ１６２の回転に伴って、送りねじは自身の中心軸回りに回転する。
【００２８】
さらに、後述する支持部本体１７には、上記送りねじのねじ溝に対応する他のねじ溝が形成されている。これにより、送りねじの回転に伴って支持部本体１７は配管１００（円筒面１０１）に対して該配管１００の径方向に相対移動することが可能とされている。この調整部１６は第２移動部１４とされている。
【００２９】
支持部本体１７は、上記送りねじ部のねじ溝に噛み合うねじ溝が形成された移動コマ１６３と、この移動コマ１６３に支持された支持リング１６４と、を有している。支持リング１６４は、本体部１１から見て配管１００の軸線Ｏ方向に変位した位置で各種の工具を支持する。さらに、支持リング１６４は、配管１００の径方向に対して傾斜した姿勢で支持されている。言い換えると、支持リング１６４がなす面は、上記調整部１６の延びる方向に対して傾斜している。
【００３０】
この支持リング１６４によって支持される工具としては、配管１００の表面を研磨するリュータ（登録商標）等の研磨工具（後述）や、配管１００の表面の状態を拡大して観察可能な顕微鏡８０等の観察装置本体２１などが適用される。以下の説明では、支持構造に観察装置本体２１を取り付けた構成を観察装置２と呼び、研磨部３１を取り付けた構成を研磨装置３と呼ぶ。
【００３１】
図１の例では、観察装置本体２１としての顕微鏡８０を支持構造に装着した観察装置２を示している。同図に示すように、この顕微鏡８０は、レンズ等の光学素子を収容する鏡筒部８１と、鏡筒部８１の延在中途に設けられたアーム部８２と、を有している。このアーム部８２が、上記の支持リング１６４に挿通されることで、顕微鏡８０は支持構造によって支持される。
【００３２】
より詳細にはアーム部８２は、上記支持リング１６４の内径側に挿通される柱状の第１アーム部８３と、第１アーム部８３に対してヒンジ部８５を介して揺動可能に接続される第２アーム部８４と、を有している。
【００３３】
支持構造が配管１００に取り付けられた状態において、第１アーム部８３は、配管１００の軸線Ｏ方向と径方向とによって規定される面に沿って延びる。さらに、第１アーム部８３は、支持リング１６４によって外周側から保持されることで、配管１００の径方向に対して傾斜した状態となる。より具体的には、第１アーム部８３は、移動部から軸線Ｏ方向一方側に向かうに従って、径方向外側から内側に向かうにように傾斜している。
【００３４】
第１アーム部８３の両端部のうち、配管１００に臨む側の端部にはヒンジ部８５が設けられている。このヒンジ部８５を挟んで第１アーム部８３と反対側には、第２アーム部８４が接続されている。すなわち、第２アーム部８４は、ヒンジ部８５を中心として、第１アーム部８３が延びる面に沿って回動可能とされる。この第２アーム部８４は、顕微鏡８０における上記鏡筒部８１に接続されている。
【００３５】
第２アーム部８４と鏡筒部８１との接続は、一例として図１に示すリング状の保持部８６を用いる構成が考えられる。保持部８６は略円環状をなすことで、その径方向内側で鏡筒部８１を外周側から保持する。さらに、保持部８６は第２アーム部８４に対しておおむね直交する面上で円環状をなしている。すなわち、第２アーム部８４が配管１００の径方向に延びる状態にあるとき、保持部８６は配管１００の径方向から見て該配管１００の軸線Ｏとおおむね平行をなしている。
【００３６】
なお、本実施形態では、保持部８６の周方向における一部の領域は径方向に開口している。この開口の寸法（保持部８６の周方向における寸法）は、保持部調整ねじ８７によって適宜調整可能とされている。保持部調整ねじ８７を調整することで、保持部８６の内径寸法が変化する。これにより、外径寸法の異なる複数種類の装置を安定的に保持することができる。
【００３７】
次に、以上の支持構造を用いた研磨装置３について、図２を参照して説明する。同図は研磨装置３の構成と動作を示す模式図である。研磨装置３は上述の支持構造と、この支持構造によって配管１００の円筒面１０１上で支持される研磨部３１と、を備えている。研磨部３１は、上述の支持構造の説明における工具の一態様として用いられる。
【００３８】
本実施形態では、研磨部３１としてリュータ（登録商標）を用いる。具体的には、このリュータは、上記支持構造における保持部８６によって外周側から保持される研磨部本体３２と、この研磨部本体３２の一方側の端部でリュータ（登録商標）の中心軸回りに回転可能な砥石部３３と、を有している。
【００３９】
研磨部本体３２は円柱状の外形を呈するとともに、その内部に砥石部３３と一体に接続された回転軸を回転駆動する駆動部を内蔵している。駆動部としては、外部から供給された電力によって動作する電動モータや、同じく外部から供給された圧搾空気によって動作するエアモータ等が適宜選択される。
【００４０】
砥石部３３は、炭化ケイ素やアルミナ質等を主成分とする材料で形成された研磨用具である。本実施形態では、この砥石部３３はおおむね円柱状をなしている。上記の駆動部によって回転駆動された状態で砥石部３３を対象物の表面に当接させることで、該表面を連続的に研磨することができる。本実施形態では、支持構造によって支持された研磨部３１によって、配管１００の円筒面１０１上が研磨される。
【００４１】
研磨装置３による研磨対象の領域としては、先行する目視点検等で、顕著な割れ等が確認され、さらなる精緻な点検・観察が必要とされた円筒面１０１上の領域が適宜選択される。特に、配管１００が金属材料で形成されている場合、円筒面１０１上では経年変化による酸化スケール等の被膜形成が想定される。本実施形態における研磨装置３は、円筒面１０１の状態を観察するに先立って、このような被膜を除去するために用いられる。
【００４２】
研磨装置３によって円筒面１０１を研磨するに当たっては、一例として以下の各手順が実施される。
まず、支持構造における本体部１１を、円筒面１０１における点検対象（研磨対象）の領域に沿って配置し、固定バンド９０によって固定する。
【００４３】
次に、上記の支持構造の各部（第１移動部１３，第２移動部１４，第３移動部１５）をそれぞれ調整することで、研磨部３１の砥石部３３を円筒面１０１に当接させる。具体的には、第１移動部１３，又は第３移動部１５によって支持部１２、及び研磨部３１を配管１００の周方向、及び軸線Ｏ方向にそれぞれ相対移動させるとともに、第２移動部１４としての調整部１６によって支持部１２、及び研磨部３１を配管１００の径方向に相対移動させる。なお、このとき、支持部１２は、本体部１１の周方向における一方側に位置していることが望ましい。
【００４４】
以上のように砥石部３３が円筒面１０１に当接した状態で、駆動部によって該砥石部３３を回転駆動させる。砥石部３３の回転駆動に伴って、円筒面１０１はその径方向内側に向かって研磨される。
【００４５】
さらに、上記の状態から、調整ノブ１６２をさらに回転させることで、支持部本体１７をさらに径方向内側に変位させる。このときの調整ノブ１６２の回転量は、予め定められた円筒面１０１の研磨深さに応じて決定される。支持部本体１７を径方向内側に移動することで、上記研磨深さの分だけ円筒面１０１上の一部が研磨（切削）される。なお、ここで言う研磨深さとは、配管１００の円筒面１０１を基準として、研磨された領域の底面（配管１００の径方向内側の面）までの寸法を指す。
【００４６】
続いて、支持部１２を第１移動部１３としての第１レール部１１１に沿って移動させることで、円筒面１０１の周方向に研磨が施される。すなわち、円筒面１０１上には本体部１１の延在寸法とおおむね同等の寸法だけ周方向に延びる溝状の研磨痕が形成される。
【００４７】
さらに、上記の第３移動部１５によって支持部１２を配管１００の軸線Ｏ方向に相対移動させた後、上記と同様に、円筒面１０１の周方向に研磨を施す。この手順を複数回繰り返すことにより、円筒面１０１上には、上記した溝状の研磨痕が互いに隣接した状態で複数形成される。すなわち、円筒面１０１の径方向から見て、略矩形の研磨領域が形成される。研磨領域では、上記した酸化スケール等の被膜が除去されて、配管１００を構成する金属材料等が外部に露出した状態となる。これにより、該研磨領域では、配管１００の材料の状態を詳細に観察することができる。なお、この研磨領域の寸法は点検を行う際の各種要請に応じて適宜決定されてよい。
【００４８】
続いて、上記の研磨領域（研磨痕）の状態を観察する手順の一例について、図３を参照して説明する。まず、上記の研磨部３１による研磨が完了した後、研磨部３１を支持構造から取り外し、観察装置本体２１としての顕微鏡８０を装着する。
【００４９】
顕微鏡８０を支持構造に取り付けられるに当たっては、顕微鏡８０の光軸が配管１００の円筒面１０１に対しておおむね直交する状態となる。続いて、顕微鏡８０のピントや倍率を適宜調整した後、研磨痕の状態を観察、記録する。なお、詳細な説明は省略するが、研磨痕の状態を記録する場合、顕微鏡８０にカメラ等の撮像機器を別途取り付けることが望ましい。以上により、本実施形態に係る支持構造、及びこれを備える研磨装置３、観察装置２を用いた配管１００の点検が完了する。
【００５０】
上述のような構成によれば、支持部１２が第１移動部１３によって円筒面１０１の周方向に相対移動することで、円筒面１０１の周方向における形状に沿って、研磨と観察を行うことができる。特に、配管１００の形状に合わせて均一な研磨が施されることから、配管１００の局所的な薄肉化を回避することができる。これにより、点検を行ったことによる配管１００の性能劣化を抑えることができる。
【００５１】
ここで、支持部１２が円筒面１０１の接線方向にのみ移動可能な構成を採った場合、第１移動部１３による支持部１２の移動に伴って、第２移動部１４（調整部１６）による径方向への移動も必要となる。これにより、作業手順が煩雑化するとともに、研磨、又は観察の位置精度が劣化する可能性がある。しかしながら、本実施形態では、第１移動部１３によって円筒面１０１の周方向に沿って支持部１２を相対移動させることができるため、このような可能性を低減し、簡便かつ高精度な研磨、観察を行うことができる。
【００５２】
さらに、本実施形態では、支持部１２を本体部１１に対して、配管１００の軸線Ｏ方向に相対移動可能とする第３移動部１５が設けられている。
【００５３】
このような構成によれば、第３移動部１５によって支持部１２を移動させることで、円筒面１０１の径方向、及び周方向に直交する方向にも研磨を施すことができる。すなわち、研磨部３１によってさらに広い範囲を研磨することができる。
【００５４】
さらに、上述のような構成によれば、支持部１２が第１移動部１３によって円筒面１０１の周方向に相対移動することで、円筒面１０１の周方向における形状に沿って、研磨部３１による円筒面１０１の研磨を行うことができる。
【００５５】
加えて、本実施形態における観察装置２によれば、第１移動部１３によって顕微鏡８０を円筒面１０１の周方向に移動させることで、該円筒面１０１の状態を容易に観察することができる。特に、研磨部３１の取外しと、顕微鏡８０の取り付けにかけて、顕微鏡８０と円筒面１０１との相対距離が維持されるため、顕微鏡８０のピントを都度調整することなく、円筒面１０１の観察を継続することができる。
【００５６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明した。上記の説明はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて各部の構成に変更を加えることが可能である。
例えば、上記の支持構造における本体部１１は、円筒面１０１の形状に対応して変形可能な材料で形成されてもよい。より具体的には、本体部１１をゴム等の弾性変形可能な材料、又は塑性変形可能な他の材料で形成する例が考えられる。
【００５７】
このような構成によれば、本体部１１が変形することで円筒面１０１の形状に追従することから、異なる曲率を有する複数種類の円筒面１０１に対しても支持構造を適用することができる。すなわち、支持構造、研磨装置３、及び観察装置２の汎用性をさらに高めることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…支持装置  ２…観察装置  ３…研磨装置  １１…本体部  １１Ａ…取付面  １１Ｂ…支持面  １２…支持部  １３…第１移動部  １４…第２移動部  １５…第３移動部  １６…調整部  １７…支持部本体  ２１…観察装置本体  ３１…研磨部  ３２…研磨部本体  ３３…砥石部  ８０…顕微鏡  ８１…鏡筒部  ８２…アーム部  ８３…第１アーム部  ８４…第２アーム部  ８５…ヒンジ部  ８６…保持部  ８７…保持部調整ねじ  ９０…固定バンド  ９１…係止部  １００…配管  １０１…円筒面  １１１…第１レール部  １２１…スライダ部  １２２…第２レール部  １２３…第１摺動溝  １６１…第２摺動溝  １６２…調整ノブ  １６３…移動コマ  １６４…支持リング  Ｏ…軸線
【図１】
2016223778.tif 000003
【図２】
2016223778.tif 000004
【図３】
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