JP2004117138A - 鉄道車両用台車枠の探傷用センサーユニット及びこれを用いた探傷設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉄道車両用台車枠の探傷作業を能率良く行えるようにする。
【手段】ゴム状等のマグネット28を有するベース24に、移動ユニット27を走行自在に取付ける。移動ユニット27は、スライダー26に取付けたケース29と、ケース29に取り付けた渦電流探傷方式のプローブ31とを備えている。プローブ31を探傷箇所に当てた状態で移動させることにより、ライン状に延びる探傷箇所を迅速かつ漏れなく探傷できる。また、渦電流探傷方法であるため台車枠の塗装を剥がす必要はなく、このため磁粉探傷法に比べて作業能率を格段に向上できる。
【選択図】 図4
【手段】ゴム状等のマグネット28を有するベース24に、移動ユニット27を走行自在に取付ける。移動ユニット27は、スライダー26に取付けたケース29と、ケース29に取り付けた渦電流探傷方式のプローブ31とを備えている。プローブ31を探傷箇所に当てた状態で移動させることにより、ライン状に延びる探傷箇所を迅速かつ漏れなく探傷できる。また、渦電流探傷方法であるため台車枠の塗装を剥がす必要はなく、このため磁粉探傷法に比べて作業能率を格段に向上できる。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用台車枠の亀裂等を探傷するためのセンサーユニット及び此れを使用した探傷設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両用の台車枠には大きな荷重がかかるため、長時間使用し続けていると溶接箇所等に亀裂や腐食が発生したり、元々存在していた微小な亀裂が許容限度以上に成長したりすることがある。そこで、一定期間ごと又は一定走行距離ごとに探傷検査を行うことが法律で義務付けられている。
【0003】
探傷方法には様々の方法があるが、鉄道車両用台車枠の探傷方法としては、一般に磁粉探傷法が採用されている。この磁粉探傷法は、内部に欠陥のある箇所を磁化してその表面に微細な磁粉を塗布すると、傷の存在によって生じる漏洩磁束のために磁粉が欠陥部の表面に凝集吸引されて磁粉のパターンに乱れが生じることを利用したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台車枠の表面は殆ど例外なく防錆のために塗装されている一方、磁粉探傷法では探傷箇所の表面に磁粉を直接塗布する必要がある。このため、磁粉探傷の作業に当たっては、前工程として塗装の剥離とを行うと共に後工程として再塗装を行わねばならず、この塗装の剥離と再塗装とに多大の手間がかかるばかりか、剥離した塗料の処理も厄介であった。
【0005】
また、探傷箇所の磁化(一般に残留磁気が利用される)、磁粉の塗布、磁粉の除去という一連の探傷作業自体も相当の時間が掛かって能率が悪かった。
【0006】
更に、磁粉探傷法は磁粉の乱れを作業者が目視で確認するものであるため、評価に熟練を要すると共に、検査結果の記録は一々手作業で入力しなければならないため、データベース化に手間がかかる不便もあった。
【0007】
他方、他の探傷方法として渦電流(或いは渦流)探傷方法がある。この渦電流探傷方法は、コイルによって金属の表面に交流磁場を与えたときに、金属内に傷があると誘起される渦電流が金属内部の不連続性に起因して変化して、この渦電流の変化が反作用としてコイルのインピーダンス変化をもたらすことを利用したもので、電流の波形の乱れから傷等の存在の有無を検知するものである。
【0008】
そして、この渦電流探傷方法は塗装を剥がさなくても探傷できると共に、探傷作業自体も迅速に行うことができ、更に、検査データをコンピュータやメモリーに自動的に蓄積し処理できるといった多くの利点がある。
【0009】
しかし、従来の渦電流探傷方法は、聴診器のような手持ち式のプローブを探傷箇所に当ててごく狭い範囲の傷等を検知するものである一方、台車枠の探傷においては、例えば、溶接箇所に沿って10数cm〜数十cmの範囲を検査しなければならないと言うように、一ヶ所の探傷箇所の範囲が広いため、従来の渦電流探傷方法を台車枠の探傷に適用しても、多大の手間が掛かるのみならず、検査漏れも懸念されることになり、このため、渦電流探傷方法は台車枠の探傷には使用されていなかった。
【0010】
本発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記した渦電流探傷方法が多くの利点を持っていることに着目し、台車枠についても能率良くかつ漏れなく探傷できるようにすべく研究と実験を重ねて、本願発明を完成させるに至った。
【0012】
本願発明はセンサーユニットと探傷設備とを含んでおり、センサーユニットは、請求項1に記載したように、鉄道車両用台車枠の探傷箇所にセットされるベースに、渦電流探傷方式のプローブを、台車枠の表面に沿って走行し得るように移動自在に取付けるという構成になっている。
【0013】
探傷設備は、請求項2に記載したように、鉄道車両用台車枠を載せる受け台と、請求項1に記載したセンサーユニットと、ディスプレイ付きの操作ユニットとを備えており、前記操作ユニットを、受け台の上方に水平移動自在に配置するか、又は、床上を移動自在なワゴン(搬送台車)に搭載するかしている。
【0014】
【発明の作用・効果】
本願発明のセンサーユニットは、プローブを移動させながら探傷するものであるため、長く延びる探傷箇所を能率良くかつ正確に探傷することができる。このため、探傷箇所が多岐にわたると共に各探傷箇所がライン状に長く延びている台車枠についても、能率良く且つ漏れのない状態に探傷することができる。
【0015】
また、例えば探傷箇所の端から何mmの部分にどのような傷があるかといった履歴を正確に記録できるため、過去の履歴と照らし合わせて傷の成長を把握することが容易となり、このため、台車枠の安全性の管理も容易となる。
【0016】
ところで、一つの台車枠には多数(一般には10数ヶ所)の探傷箇所があるため、作業者は、台車枠の周囲を移動しながら作業を行って行くことになる。また、探傷作業では、センサーユニットに加えて、モニター画面やキー(或いはボタン)を備えた操作ユニットが必要であり、この操作ユニットも、作業者が視認及び操作できる状態で移動させる必要がある。
【0017】
そして、従来の渦電流探傷方法では、把手付きでモニター画面付きの操作ユニットが使用されており、操作ユニットをワークの上に載せて作業を行っていたが、これでは、モニター装置に物が当たって破損したり、或いは、ワークの表面に凹凸があったり部品類を取付けたりしていると、操作ユニットを安定した姿勢に置くのに手間取るといった問題があった。
【0018】
これに対して請求項2のように構成すると、操作ユニットは、台車枠に当たらない安全かつ安定した状態で作業者の近くに簡単に移動させることができるため、探傷場所の移行を素早く行うことができ、これにより、作業能率を一層向上させることができる。
【0019】
請求項2のうち、操作ユニットを受け台の上方に配置する構成を採用すると、工具等の物が操作ユニットに当たることをより確実に防止できるため、安全性に優れており、また、操作ユニットの位置や姿勢を変える作業も簡単に行える利点がある。特に、実施形態において記載したように水平旋回式のアーム装置に吊る構成にすると、台車枠をクレーンで吊って受け台に載せ降ろしすることを支障無く行える利点がある。
【0020】
他方、請求項2のうち、操作ユニットをワゴン(台車)に載せる構成を採用すると、ワゴンは安価に製造できる(或いは購入できる)ためコスト面において優れており、また、操作ユニットとして通常のパソコンを使用してこれをそのまま載せたり、他の工具類も一緒に載せたりというように多彩な使用ができるため、融通性において優れている。
【0021】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
(1).第1実施形態(図1〜図10)
図1〜図8では第1実施形態を示している。
【0023】
▲1▼.概要
図1(A)は全体の概略斜視図、図2は平面視図であり、これらの図に示すように、探傷装置は、台車枠1が載る受け台2と、支柱3に水平旋回自在に取り付けたアーム装置4と、アーム装置4の先端にパイプ製吊り棒5を介して吊支した端末パソコン6と、作業者が手でも持ち運んで作業を行うセンサーユニット7と、作業エリアの外側に設けた行う制御ボックス(或いは制御用棚)8とを備えている。
【0024】
制御ボックス8は内部に棚9を設けたキャビネット状(ラック状)になっており、内部に、センターパソコン10や探傷制御用本体11を配置している。また、制御ボックス8の前面には、水平状の姿勢に倒すことのできるカバー板12を設けて、このカバー板12にセンターパソコン10のキーボード10aを載せることができるようになっている。なお、センターパソコン10や探傷制御用本体11などは別の場所に設置しても良い。
【0025】
台車枠1は平面視で略H字状の形態であり、先端寄りの4ヶ所を前後一対の受け台2で支持するようになっている。各受け台2は、2本の支柱3の下端を横桟2aで繋いだ形態になっており、横桟2aは人の歩行の邪魔にはならない。言うまでもないが、受け台2は、作業の邪魔にならない限りどのような形態でも良い。前後の両受け台2をその下端において一体に連結しても良い。
【0026】
実施形態では支柱3は床にアンカーボルトで固定されているが、移動式とすることも可能である。また、支柱3を使用せずにアーム装置4を壁や柱のような構造材に取付けることも可能である。
【0027】
支柱3の上端には、バランスウエイト13を備えたヘッド14が水平旋回自在に取り付けられており、ヘッド14に、第1及び第2の水平フレーム4a,4bより成るアーム装置4を取り付けている。2本のフレーム4a,4bの水平旋回の組合せにより、端末パソコン6を台車枠1の上方の任意の箇所に移動させることができる。
【0028】
アーム装置4において両フレーム4a,4bとの平面角度が変わるとモーメントが変わるため、端末パソコン6とバランスウエイト13との平衡が保たれるように、ヘッド14に内蔵したモータによってバランスウエイト13のはみ出し距離を自動調節できるようになっている。
【0029】
なお、ヘッド14の旋回をモータで動力的に行うことも可能である(端末パソコン6にある程度の力をかけるとONとなり、力をかけるのを止めるとOFFとなるように構成したら良い)。
【0030】
▲2▼.端末パソコン
端末パソコン6は請求項に記載した操作ユニットの一例であり、図3に示すように、端末パソコン6はケース16を備えており、ケース16は吊り棒5に水平回転自在に取付けられている。吊り棒5を第2フレーム4bに回転自在に取付けても良いし、第2フレーム4bの先端に下向き垂下部を一体に設けて、その下端にケース16を水平旋回自在に取付けても良い。
【0031】
本実施形態では、メインケーブル17を吊り棒5及び第2フレーム4bの外側に配置しているが、メインケーブル17は吊り棒5及びアーム装置4に内蔵しても良い。吊り棒5を例えばテレスコープ式にすると共にロック手段を設けるなどして、端末パソコン6を高さ調節自在な構成とすることも可能である。
【0032】
ケース16は平面視で長方形に形成されており、その四周のうち面積が大きくて表裏反対側に位置した2つの面を開口して、一方の開口部に自動設定用表示操作部18を設け、他方の開口部には手動設定用表示操作部19を設けている。
【0033】
自動設定用表示走査部18は、予め設定された探傷条件に従って作業を行う場合に使用するもので、例えば、タッチパネル付きの液晶ディスプレイによって構成される。もちろん、表示部と操作部とを別態様にして、例えば、ブラウン管よりなる表示部と、タッチ式又はプッシュ式等のボタン群(或いはキー群)とで構成するなどしても良い。
【0034】
手動設定用表示操作部19は、探傷条件を手動で設定しながら作業を行うマニュール作業において使用するもので、液晶やブラウン管式等のディスプレイ(表示部)20と、多数のボタン21の群とを備えている(アナログ制御の場合は、摘まみを設ける場合もある)。なお、両操作部18,19とも、直接にボタンを押して操作することには限らず、リモコンで操作することも可能である。
【0035】
両操作部18,19は背中合わせに配置されているため、ケース16を水平旋回させると、いずれかの操作部18,19を選択して使用することができる。端末パソコン6の移動や水平旋回の便宜のため、ケース16には把手22を設けている。把手22は各操作部18,19を設けた面に取付けても良い。なお、操作部18,19が鉛直面に対して傾くように、ケース16を吊り棒5に対して首振り自在に取り付けることも可能である。
【0036】
▲3▼.センサーユニット
次に、図4〜図6に基づいてセンサーユニット7を説明する。図4は斜視図、図5は平面図、図6は図5のVI−VI視一部破断側面図である。
【0037】
センサーユニット7は、上向き開口樋状のベース24を備えており、ベース24の両内側面(片面でも良い)に帯状のガイドレール25を固定し、このガイドレール25に移動自在に装着したスライダー26に、移動ユニット27を取付けている。
【0038】
ベース24の左右両端部下面には、台車枠1への固定手段の一例として、ゴム式マグネット(或いは磁性を持ったゴム)28を取り付けている。ゴム式マグネット28はベース24の一体箇所に移動不能に取付けても良いし、磁力を利用して任意の位置に取付けても良い。ベース24はアルミのようにできるだけ軽い素材で製造するのが好ましい。
【0039】
移動ユニット27は、スライダー26に固定されたケース27と、その上面に固定したブラケット板30と、ブラケット板30に取付けたプローブ31と、駆動用モータ32とを備えており、ケース27には、ベース24の片方の内側面に接触する駆動用ゴムローラ33を回転自在に取付け、これにロータリーエンコーダ(図示せず)を接続するようになっている。
【0040】
ケース27の駆動は、モータ32でゴムローラ33を回転させることによって行っても良いし、ベース24の内面にラックを設けて、これに、ケースに設けたピニオンギヤを噛み合わせるなど、様々の態様を採用できる。スライダーをリニアモータで駆動することも可能である。
【0041】
ベース24の底面には走行位置検知用(或いは視認用)のマーキング34を印刷や刻印等の手段で施している。図6に一点鎖線で示すように、ケース29の下面に、マーキング34を読み取るセンサー35を設けることにより、移動ユニット27の走行位置(及び走行距離)を検知できる。走行位置(走行距離)の検知手段としては、ゴムローラ33やピニオンギヤの回転をロータリーエンコーダで検出しても良い。
【0042】
ブラケット板30は、ベース24の片面に沿って落ち込んだ段部30aが曲げ形成されており、この段部30aにプローブ31を取付けている。この場合、プローブ31はガイド筒36に上下動自在に嵌め込まれていると共に、ばね37に抗して上向き移動し得るようになっている。プローブ31には、ばね受け38と抜け止め用ストッパー39とを設けいる。
【0043】
図6のように、プローブ31はその先端を台車枠1の表面に当てて移動し得るが、プローブ31はばね37に抗して上昇し得るため、台車枠1の表面に凹凸があっても、台車枠1の表面に接触した状態を保持したまま移動することができる。プローブ31の下端部(先端部)にはコイル(後述する)を内蔵している。なお、図6では塗装膜は省略している。図6の符号Kは傷(亀裂)である。
【0044】
ブラケット板30の上面には、移動ユニット27をON・OFFするスイッチ40を設けている。また、ブラケット板30はプローブ31と反対側においてベース24の外側にはみ出ており、このはみ出し部にストッパー兼用のドグ41を固定している一方、ベース24における外側面の両端寄り部位には、ドグ41が当たるストッパー42を設けている。
【0045】
ドグ41には検知手段の一例としてリミットスイッチ43を設けており、このリミットスイッチ43がストッパー42に当たることにより、モータ32の停止及び原点位置の確認が行われる。ガイドレール25の両端部には、スライダー26が当たる安全ストッパー44を設けている。
【0046】
移動ユニット27の駆動態様には幾つか考えられる。先ず、探傷範囲から見ると、▲1▼探傷範囲には関係なく常に移動ユニット27がストローク一杯の距離を走行して走査するように設定しておく態様と、▲2▼探傷箇所の広狭に応じて走査範囲を変更できる態様とに大別できる。
【0047】
次に、移動ユニット27の往復動の態様から見ると、▲3▼往動において走査したら元の位置(原点)に戻る態様と、▲4▼往動において走査したらそこで停止し、次の探傷のときに復動して一度原点に戻って往動し直す態様とが考えられる。
【0048】
ストッパー42は左右に2個あるが、いずれか一方又は両方を、ベース24に、ガイド手段にて移動調節可能に装着することにより、移動ユニット27の移動範囲を無段階的又は段階的に変更可能とすることも可能である。この場合、移動ユニット27はリミットスイッチ43がストッパー44に当たることによって停止すると共に原点を規定されることになる。
【0049】
移動ユニット27には、給電用及び送受信用の端末ケーブル45が接続されている。この端末ケーブル45の先端にコネクタ(図示せず)を設けて、これを端末パソコン6に着脱できるようになっている。従って、センサーユニット7を使用しないときには、移動ユニット27は安全な場所に保管しておくができる。
【0050】
図6に一点鎖線で示すように、ベース24に把手46を取付けても良い。また、この把手46を、端末パソコン6のケース16に設けたフック(図示せず)に吊り下げできるようにしても良いのであり、こうすると、端末ケーブル45に必ずしもコネクタを設ける必要はなく。更に、端末パソコン6は、その画面が前傾したり後傾したりするように首振り方式としても良い。
【0051】
▲4▼.変形例
図7ではプローブ31の取付け手段の別例を示している。(A)はベース24の長手方向から見た部分側面図、(B)は(A)のB−B視平面図である。
【0052】
この実施形態では、プローブ31が取付けられたホルダー48を、ボルト(ビス)49によってブラケット板30に上下旋回可能に取り付けている。このため、プローブ31の姿勢を変更することができる。なお、プローブ31の姿勢の変更は、ボルト49を緩めることによって行っても良いし、ホルダー48とブラケット板30との間にゴム等の摩擦板50を挟み込んで、摩擦に抗してホルダー48を旋回させても良い。
【0053】
なお、一つの端末パソコン6に複数(例えば2個)のセンサーユニット7を接続して、同時に複数人で探傷作業を行うことも可能である。
【0054】
▲5▼.プローブの態様
渦電流探傷方法においてプローブ31にはコイル51が内蔵されている。コイル51の態様としては、図8(A)に示すように、コイル51をプローブ31の軸線回りに巻いている縦巻き方式が一般的であるが、図8(B)のようにプローブ31の軸線と直交した一方向の回りに巻いた単純横巻き方式と、図8(C)に示すように、プローブ31の軸線と直交した二方向の回りに巻いた直交横巻き方式とが考えられる。
【0055】
そして、本願発明者が実験したところ、縦巻き方式は、プローブ31の姿勢が変わっても傷を検出できるという方向性において優れているものの、表面粗さを傷として検知してしまうノイズ排除性と、傷の箇所が密着しているスリットの検出性において劣っていた。
【0056】
他方、横巻き方式(特に直交横巻き方式)は、ノイズ排除性とスリット検出性とにおいて優れている。これらコイル51の巻き方によるプローブ31の検知特性は現場での状況に応じて使い分けたら良いが、全体的には、横巻き方式が優れていると言える。
【0057】
▲6▼.探傷作業
次に、探傷作業の具体例を説明する。先ず、探査条件を自動設定した状態での作業について説明する。
【0058】
まず、各装置やユニットのスイッチを入れてシステムを立ち上げると、端末パソコン6の自動設定用表示走査部18に、設定条件が表示される。これには、台車枠1の種類等に応じて、使用電圧、周波数、傷が存在する場合の基準表示などが表示される。
【0059】
次に、プローブ31が正常に作動するか否か、試験片(図示せず)を走査させて感度を確認する。基準表示と実際の検知波形とに乖離がある場合は、自動設定用表示走査部18を操作して感知調節を行う。
【0060】
感度調節が終了したら探傷ステップに移行する。探傷ステップへの移行は、ボタン操作で行っても良いし、適正な感度の検知によって自動的に移行するようにプログラミングしておいても良い。
【0061】
探傷ステップでは、図9に示すように、台車枠1の概要を表示して、探傷箇所と順序とが指示される。また、車番(台車番号)や台車形式のように対象台車枠1を特定する情報と、例えば探傷位置、探傷履歴が表示され、探傷したら、欠陥表示や探傷波形が表示される。これらの他に、検査日、検査者氏名、製造メーカー、製造番号、走行距離などの各種項目を表示(或いは入力)することも可能である。
【0062】
スイッチ40のONによってセンサーユニット7のスイッチが入り、プローブ31による走査が行われると共に、信号が端末パソコン6に伝送され、OFFスイッチによって伝送が停止される。そして、端末パソコン6に内蔵した演算装置によって波形の解析を行い、その結果をディスプレイに表示する。
【0063】
許容範囲を超えた欠陥が発見された場合は、ランプの点滅やブザー等によって警報を発する。欠陥を確認するため、その部位だけ目視や磁粉探傷などの他の探傷方法で探傷しても良い。
【0064】
ところで、渦電流探傷方法では波形の乱れから傷を探知するものであるが、単に波形だけを見ていても傷の存在や大きさなどを把握することが困難である。そこで、波形を解析し、傷の大きさや位置、裂け方法(例えば表面に沿って延びてるのか或いは深さ方向に延びているのか)を目視できるのが好ましい。
【0065】
そこで、波形の乱れを解析した結果としての傷を例えば8字形の図形Sとして表示し、例えば、プローブ31の走査方向をX方向、これと直交した方向をY方向、探傷箇所の厚さ方向をZ方向と言うように3次元に設定して、傷の深さ位置や大きさ、亀裂方向などを図形Sの変化として表示することにより、傷の状態を目視によって容易に確認することができるようになっている。つまり、傷の状態を目視的(ビジュアル)に把握できる表示手段を備えている。
【0066】
図形Sをどのように表示するかは特に制限はないが、例えば、傷Kが表面に沿って延びている場合は図形SもXY平面に沿うように平らに広がる状態に表示し、厚さ方向に延びている場合はZ軸方向に長く延びる状態に表示し、傷が大きいとその大きさに応じて表示するというように、できるだけリアルに表示するのが好ましい。
【0067】
本実施形態では、手動設定用表示操作部19の画面には波形の生の情報が常に表示されるようになっている。そして、この波形を解析して傷に似せた図形Sとした表示は、自動設定用表示操作部18の画面で見ることができる。図形を画面に表示することは、キー又はボタンを押して前の画面を変えるか、又は元の画面の一部に図形用表示を挿入することによって行える。
【0068】
このように、一々塗装を剥がすことなく必要に応じて傷の状態を目視で確認できるため、探傷作業を正確かつ能率良く遂行することができる。
【0069】
1つの箇所の探傷を終えたら定められた順序に従って探傷位置を変えていく。探傷が済んだ部位は色彩や濃度を変えて表示する。このため同じ箇所を2度探傷してしまうことや、順序を間違えてしまうことを防止できる。センサーユニット7の取付け位置のミス等のために探傷し直す場合は、リセット又はクリアーボタンを押してやり直せば良い。
【0070】
台車枠1の探傷では一般に溶接箇所での亀裂や気泡の検知が多く、その場合、探傷範囲は広狭異なる場合がある。この点については、例えば図10に示すように、各探傷箇所ごとに詳細図を表示して探傷すべき範囲を明示すると、探傷漏れを無くせる利点がある。
【0071】
全ての箇所の探傷が済んで合格の場合は、台車枠1はクレーンで吊り上げられて、他の部位の検査や組み立て等の工程に移行する。検査結果はパソコンに送信される。パソコンへの送信は全ての探傷が終わってから行っても良いし、各箇所での探傷が終了するごとに行っても良い。
【0072】
なお、渦電流探傷方法においては、周波数が高いと探傷可能深さは浅くなり、周波数が低いと探傷可能範囲は深くなる特色がある。従って、各箇所又は特定の箇所を、周波数を複数段階(例えば100KHZ と200KHZ )に変えて繰り返し探傷することも可能である。或いは、探傷すべき範囲にある程度の巾がある場合は、走査位置をずらして何回か探傷したら良い。
【0073】
例えば条件を変えて詳細に探傷したい場合や、自動設定部位とは異なる部分を探傷したい場合などは、手動設定用表示操作部に所定事項を入力することによって行えば良い。
【0074】
本実施形態のように、端末パソコン(端末モニター装置)に自動設定作業用操作部と手動設定作業用操作部と背中合わせ状に設けると、モニターユニットが大型化及び複雑化することを回避できると共に、両機能の選択も頗る簡単となるため使い勝手が良くなる。
【0075】
(2).第2実施形態(図11〜図12)
図11及び図12では、センサーユニット7の別例である第2実施形態を示している。図11は斜視図、図12は使用状態での側面図である。
【0076】
本実施形態ではベース24は横断面略L形に形成されており、ベース24における水平部24aの上面にガイド手段の一例としてのリニアガイドレール52を固定し、このリニアガイドレール52に、リニアモータ(図示せず)で駆動される移動ブロック53を装着している。
【0077】
移動ブロック53には、蝶ボルトのような摘まみ付きねじ54によってリンク55を上下回動自在に取付け、リンク55の先端には包み付きねじ54でホルダー48を回動自在に取付け、ホルダー48にプローブ31を取付けている。リンク55とホルダー48との姿勢を変えることにより、プローブ31の姿勢と高さとを自在に変更できる。
【0078】
ベース24の上端縁にはラック56固定している一方、移動ブロック53には、ラック56に噛み合うピニオンギア57を備えたロータリーエンコーダ58を固定している。ベース24には、ゴム式マグネット28がブラケット59を介して摘まみ付きねじ54で固定されている。この場合、ブラケット59におけるねじの挿通穴を上下長手の長穴とすることにより、ベース24の高さと傾きを調節できるようにしている。
【0079】
図示していないが、本実施形態でも、移動ブロック53にはセンサー付きドグを設け、ベース24にはストッパーを設けている。
【0080】
(3).第3実施形態(図13)
図13では第3実施形態を示している。この実施形態では、操作ユニットは、センターパソコンと端末パソコンとを兼用する共通パソコン62からなっており、この共通パソコン62をワゴン63に載せている。ワゴン62はキャスター64を備えていてい移動自在である。共通パソコン62のディスプレイには探傷作業のための各種の情報が表示され、また、キー又はマウスの操作によって各種の入力を行える。
【0081】
ワゴン62には移動用の把手65を設けている。また、内部には、工具類の格納などの各種用途に使用できる中間棚66を設けている。天板67のうち3辺に沿った箇所には、共通パソコン62の脱落を防止する柵68を設けている。
【0082】
第1実施形態のようにデスクトップタイプのセンターパソコン10を設けると共に、端末パソコンとして通常のパソコンを使用することも可能である。また、第1実施形態の端末パソコン6をワゴン62に載せて使用することも可能である。センターパソコン10を中間棚66に設置して、天板67に端末パソコンを載せることも可能である。
【0083】
共通パソコン62としてノート型パソコンを使用する場合は電池で駆動できるので、必ずしも共通パソコン62への給電用のケーブルは必要ない。センサーユニット7を駆動するための電源は電池を使用しても良いし、ケーブルから給電しても良い。ワゴン62に載せる共通パソコン62がデスクトップ型の場合は、給電用のケーブルが必要になる。この給電用ケーブルは床に這わせても良いし、天井やアーム装置から垂らしても良い。
【0084】
図13に一点鎖線で部分的に示すように、ワゴン62に支柱69を設けて、この支柱3に第1実施形態と同様の端末パソコン6を取付けることも可能である。この場合は、天板67にセンターパソコン10を載置しても良い。
【0085】
(4).第4実施形態(図14)
図14ではセンサーユニット7の別例である第4実施形態を示している。(A)は横断面図、(B)は(A)の部分平面図である。
【0086】
この実施形態では、センサーユニット7は、ベース24は断面略涙滴型で中空状に形成されており、ベース24の内部にスライダー70を配置している。スラは、ベース24に内蔵したガイド軸71に沿って移動自在であると共に、ねじ軸72によって駆動される。ねじ軸72はベース24の一端部に内蔵したモータ73で駆動される。ベース24の他端部には、ねじ軸72の回転を検知するロータリーエンコーダ(図示せず)を内蔵している。
【0087】
本実施形態では移動ユニット27はベース24で完全に囲われており、作業者がベース24を両手で掴んで、巾狭の端面24aを探傷箇所に接触させて動かないように押さえた状態でスイッチを押してプローブ31を走査することにより、探傷を行う。そして、狭隘な探傷箇所に配置できるように、ベース24は、プローブ31を囲っている部分が巾狭となるように断面を略涙滴形又は無花果形に形成している。
【0088】
プローブ31の走査状態を目視で確認できるように、ベース24のうち少なくともプローブ31を囲っている部分はアクリル等の透明な樹脂製とするのが好ましい。図示していないが、ベース24の外面のうち人が手で掴む部分にはスイッチを設けている。ベース24にはゴム式マグネットのような固定手段を設けても良い。
【0089】
(5).その他
本発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。
【0090】
例えば、移動式のセンサーユニットと聴診器タイプのプローブとを併用しても良い。プローブからの信号は無線で送信することも可能である(この場合は、移動ユニット27の駆動は電池で行うことになる)。操作距離の異なる(例えば50mm用,100mm用,150mmなど)を用意しておいて、探傷エリアの長さに応じて使い分けることも可能である。
【0091】
端末パソコン等の操作ユニットを吊り下げる場合、吊り下げ手段としては第1実施形態のようなアーム装置を使用することには限らず、例えば、作業エリアを跨ぐような門型でキャスター付きの枠を使用するなどしても良い。ワゴンは、操作ユニットを載せることのできる機能と自在に移動させ得る機能とがあれば、その形態と問わない。
【0092】
なお、操作ユニットを吊り下げたりワゴンに載せたりすることは、センサーユニットにおいてプローブが移動式であることとは切り離して独立した発明となり得る。また、本発明は車両用台車枠以外のワークの探傷にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の概略斜視図げてある。
【図2】平面視図である。
【図3】端末パソコンの斜視図である。
【図4】センサーユニットの斜視図である。
【図5】センサーユニットの平面図である。
【図6】変形例を示す図で、(A)はセンサーユニットの部分的な斜視図、(B)をセンサーユニットを端末パソコンに吊り下げた状態の図である。
【図7】移動ユニットの変形例を示す図である。
【図8】プローブにおけるコイルの巻き態様を示す図である。
【図9】モニター画面の一例を示す図である。
【図10】モニター画面の例を示す図である。
【図11】第2実施形態を示す図である。
【図12】第2実施形態の使用状態を示す断面図である。
【図13】第3実施形態を示す斜視図である。
【図14】第4実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 鉄道車両用の台車枠
2 受け台
3 支柱
4 アーム装置
5 吊り棒
6 端末パソコン
7 センサーユニット
8 制御ボックス
11 センターパソコン
24 ベース
27 移動ユニット
31 プローブ
62 共通パソコン
63 ワゴン
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用台車枠の亀裂等を探傷するためのセンサーユニット及び此れを使用した探傷設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鉄道車両用の台車枠には大きな荷重がかかるため、長時間使用し続けていると溶接箇所等に亀裂や腐食が発生したり、元々存在していた微小な亀裂が許容限度以上に成長したりすることがある。そこで、一定期間ごと又は一定走行距離ごとに探傷検査を行うことが法律で義務付けられている。
【0003】
探傷方法には様々の方法があるが、鉄道車両用台車枠の探傷方法としては、一般に磁粉探傷法が採用されている。この磁粉探傷法は、内部に欠陥のある箇所を磁化してその表面に微細な磁粉を塗布すると、傷の存在によって生じる漏洩磁束のために磁粉が欠陥部の表面に凝集吸引されて磁粉のパターンに乱れが生じることを利用したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、台車枠の表面は殆ど例外なく防錆のために塗装されている一方、磁粉探傷法では探傷箇所の表面に磁粉を直接塗布する必要がある。このため、磁粉探傷の作業に当たっては、前工程として塗装の剥離とを行うと共に後工程として再塗装を行わねばならず、この塗装の剥離と再塗装とに多大の手間がかかるばかりか、剥離した塗料の処理も厄介であった。
【0005】
また、探傷箇所の磁化(一般に残留磁気が利用される)、磁粉の塗布、磁粉の除去という一連の探傷作業自体も相当の時間が掛かって能率が悪かった。
【0006】
更に、磁粉探傷法は磁粉の乱れを作業者が目視で確認するものであるため、評価に熟練を要すると共に、検査結果の記録は一々手作業で入力しなければならないため、データベース化に手間がかかる不便もあった。
【0007】
他方、他の探傷方法として渦電流(或いは渦流)探傷方法がある。この渦電流探傷方法は、コイルによって金属の表面に交流磁場を与えたときに、金属内に傷があると誘起される渦電流が金属内部の不連続性に起因して変化して、この渦電流の変化が反作用としてコイルのインピーダンス変化をもたらすことを利用したもので、電流の波形の乱れから傷等の存在の有無を検知するものである。
【0008】
そして、この渦電流探傷方法は塗装を剥がさなくても探傷できると共に、探傷作業自体も迅速に行うことができ、更に、検査データをコンピュータやメモリーに自動的に蓄積し処理できるといった多くの利点がある。
【0009】
しかし、従来の渦電流探傷方法は、聴診器のような手持ち式のプローブを探傷箇所に当ててごく狭い範囲の傷等を検知するものである一方、台車枠の探傷においては、例えば、溶接箇所に沿って10数cm〜数十cmの範囲を検査しなければならないと言うように、一ヶ所の探傷箇所の範囲が広いため、従来の渦電流探傷方法を台車枠の探傷に適用しても、多大の手間が掛かるのみならず、検査漏れも懸念されることになり、このため、渦電流探傷方法は台車枠の探傷には使用されていなかった。
【0010】
本発明は、このような現状を改善することを課題とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、前記した渦電流探傷方法が多くの利点を持っていることに着目し、台車枠についても能率良くかつ漏れなく探傷できるようにすべく研究と実験を重ねて、本願発明を完成させるに至った。
【0012】
本願発明はセンサーユニットと探傷設備とを含んでおり、センサーユニットは、請求項1に記載したように、鉄道車両用台車枠の探傷箇所にセットされるベースに、渦電流探傷方式のプローブを、台車枠の表面に沿って走行し得るように移動自在に取付けるという構成になっている。
【0013】
探傷設備は、請求項2に記載したように、鉄道車両用台車枠を載せる受け台と、請求項1に記載したセンサーユニットと、ディスプレイ付きの操作ユニットとを備えており、前記操作ユニットを、受け台の上方に水平移動自在に配置するか、又は、床上を移動自在なワゴン(搬送台車)に搭載するかしている。
【0014】
【発明の作用・効果】
本願発明のセンサーユニットは、プローブを移動させながら探傷するものであるため、長く延びる探傷箇所を能率良くかつ正確に探傷することができる。このため、探傷箇所が多岐にわたると共に各探傷箇所がライン状に長く延びている台車枠についても、能率良く且つ漏れのない状態に探傷することができる。
【0015】
また、例えば探傷箇所の端から何mmの部分にどのような傷があるかといった履歴を正確に記録できるため、過去の履歴と照らし合わせて傷の成長を把握することが容易となり、このため、台車枠の安全性の管理も容易となる。
【0016】
ところで、一つの台車枠には多数(一般には10数ヶ所)の探傷箇所があるため、作業者は、台車枠の周囲を移動しながら作業を行って行くことになる。また、探傷作業では、センサーユニットに加えて、モニター画面やキー(或いはボタン)を備えた操作ユニットが必要であり、この操作ユニットも、作業者が視認及び操作できる状態で移動させる必要がある。
【0017】
そして、従来の渦電流探傷方法では、把手付きでモニター画面付きの操作ユニットが使用されており、操作ユニットをワークの上に載せて作業を行っていたが、これでは、モニター装置に物が当たって破損したり、或いは、ワークの表面に凹凸があったり部品類を取付けたりしていると、操作ユニットを安定した姿勢に置くのに手間取るといった問題があった。
【0018】
これに対して請求項2のように構成すると、操作ユニットは、台車枠に当たらない安全かつ安定した状態で作業者の近くに簡単に移動させることができるため、探傷場所の移行を素早く行うことができ、これにより、作業能率を一層向上させることができる。
【0019】
請求項2のうち、操作ユニットを受け台の上方に配置する構成を採用すると、工具等の物が操作ユニットに当たることをより確実に防止できるため、安全性に優れており、また、操作ユニットの位置や姿勢を変える作業も簡単に行える利点がある。特に、実施形態において記載したように水平旋回式のアーム装置に吊る構成にすると、台車枠をクレーンで吊って受け台に載せ降ろしすることを支障無く行える利点がある。
【0020】
他方、請求項2のうち、操作ユニットをワゴン(台車)に載せる構成を採用すると、ワゴンは安価に製造できる(或いは購入できる)ためコスト面において優れており、また、操作ユニットとして通常のパソコンを使用してこれをそのまま載せたり、他の工具類も一緒に載せたりというように多彩な使用ができるため、融通性において優れている。
【0021】
【発明の実施形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0022】
(1).第1実施形態(図1〜図10)
図1〜図8では第1実施形態を示している。
【0023】
▲1▼.概要
図1(A)は全体の概略斜視図、図2は平面視図であり、これらの図に示すように、探傷装置は、台車枠1が載る受け台2と、支柱3に水平旋回自在に取り付けたアーム装置4と、アーム装置4の先端にパイプ製吊り棒5を介して吊支した端末パソコン6と、作業者が手でも持ち運んで作業を行うセンサーユニット7と、作業エリアの外側に設けた行う制御ボックス(或いは制御用棚)8とを備えている。
【0024】
制御ボックス8は内部に棚9を設けたキャビネット状(ラック状)になっており、内部に、センターパソコン10や探傷制御用本体11を配置している。また、制御ボックス8の前面には、水平状の姿勢に倒すことのできるカバー板12を設けて、このカバー板12にセンターパソコン10のキーボード10aを載せることができるようになっている。なお、センターパソコン10や探傷制御用本体11などは別の場所に設置しても良い。
【0025】
台車枠1は平面視で略H字状の形態であり、先端寄りの4ヶ所を前後一対の受け台2で支持するようになっている。各受け台2は、2本の支柱3の下端を横桟2aで繋いだ形態になっており、横桟2aは人の歩行の邪魔にはならない。言うまでもないが、受け台2は、作業の邪魔にならない限りどのような形態でも良い。前後の両受け台2をその下端において一体に連結しても良い。
【0026】
実施形態では支柱3は床にアンカーボルトで固定されているが、移動式とすることも可能である。また、支柱3を使用せずにアーム装置4を壁や柱のような構造材に取付けることも可能である。
【0027】
支柱3の上端には、バランスウエイト13を備えたヘッド14が水平旋回自在に取り付けられており、ヘッド14に、第1及び第2の水平フレーム4a,4bより成るアーム装置4を取り付けている。2本のフレーム4a,4bの水平旋回の組合せにより、端末パソコン6を台車枠1の上方の任意の箇所に移動させることができる。
【0028】
アーム装置4において両フレーム4a,4bとの平面角度が変わるとモーメントが変わるため、端末パソコン6とバランスウエイト13との平衡が保たれるように、ヘッド14に内蔵したモータによってバランスウエイト13のはみ出し距離を自動調節できるようになっている。
【0029】
なお、ヘッド14の旋回をモータで動力的に行うことも可能である(端末パソコン6にある程度の力をかけるとONとなり、力をかけるのを止めるとOFFとなるように構成したら良い)。
【0030】
▲2▼.端末パソコン
端末パソコン6は請求項に記載した操作ユニットの一例であり、図3に示すように、端末パソコン6はケース16を備えており、ケース16は吊り棒5に水平回転自在に取付けられている。吊り棒5を第2フレーム4bに回転自在に取付けても良いし、第2フレーム4bの先端に下向き垂下部を一体に設けて、その下端にケース16を水平旋回自在に取付けても良い。
【0031】
本実施形態では、メインケーブル17を吊り棒5及び第2フレーム4bの外側に配置しているが、メインケーブル17は吊り棒5及びアーム装置4に内蔵しても良い。吊り棒5を例えばテレスコープ式にすると共にロック手段を設けるなどして、端末パソコン6を高さ調節自在な構成とすることも可能である。
【0032】
ケース16は平面視で長方形に形成されており、その四周のうち面積が大きくて表裏反対側に位置した2つの面を開口して、一方の開口部に自動設定用表示操作部18を設け、他方の開口部には手動設定用表示操作部19を設けている。
【0033】
自動設定用表示走査部18は、予め設定された探傷条件に従って作業を行う場合に使用するもので、例えば、タッチパネル付きの液晶ディスプレイによって構成される。もちろん、表示部と操作部とを別態様にして、例えば、ブラウン管よりなる表示部と、タッチ式又はプッシュ式等のボタン群(或いはキー群)とで構成するなどしても良い。
【0034】
手動設定用表示操作部19は、探傷条件を手動で設定しながら作業を行うマニュール作業において使用するもので、液晶やブラウン管式等のディスプレイ(表示部)20と、多数のボタン21の群とを備えている(アナログ制御の場合は、摘まみを設ける場合もある)。なお、両操作部18,19とも、直接にボタンを押して操作することには限らず、リモコンで操作することも可能である。
【0035】
両操作部18,19は背中合わせに配置されているため、ケース16を水平旋回させると、いずれかの操作部18,19を選択して使用することができる。端末パソコン6の移動や水平旋回の便宜のため、ケース16には把手22を設けている。把手22は各操作部18,19を設けた面に取付けても良い。なお、操作部18,19が鉛直面に対して傾くように、ケース16を吊り棒5に対して首振り自在に取り付けることも可能である。
【0036】
▲3▼.センサーユニット
次に、図4〜図6に基づいてセンサーユニット7を説明する。図4は斜視図、図5は平面図、図6は図5のVI−VI視一部破断側面図である。
【0037】
センサーユニット7は、上向き開口樋状のベース24を備えており、ベース24の両内側面(片面でも良い)に帯状のガイドレール25を固定し、このガイドレール25に移動自在に装着したスライダー26に、移動ユニット27を取付けている。
【0038】
ベース24の左右両端部下面には、台車枠1への固定手段の一例として、ゴム式マグネット(或いは磁性を持ったゴム)28を取り付けている。ゴム式マグネット28はベース24の一体箇所に移動不能に取付けても良いし、磁力を利用して任意の位置に取付けても良い。ベース24はアルミのようにできるだけ軽い素材で製造するのが好ましい。
【0039】
移動ユニット27は、スライダー26に固定されたケース27と、その上面に固定したブラケット板30と、ブラケット板30に取付けたプローブ31と、駆動用モータ32とを備えており、ケース27には、ベース24の片方の内側面に接触する駆動用ゴムローラ33を回転自在に取付け、これにロータリーエンコーダ(図示せず)を接続するようになっている。
【0040】
ケース27の駆動は、モータ32でゴムローラ33を回転させることによって行っても良いし、ベース24の内面にラックを設けて、これに、ケースに設けたピニオンギヤを噛み合わせるなど、様々の態様を採用できる。スライダーをリニアモータで駆動することも可能である。
【0041】
ベース24の底面には走行位置検知用(或いは視認用)のマーキング34を印刷や刻印等の手段で施している。図6に一点鎖線で示すように、ケース29の下面に、マーキング34を読み取るセンサー35を設けることにより、移動ユニット27の走行位置(及び走行距離)を検知できる。走行位置(走行距離)の検知手段としては、ゴムローラ33やピニオンギヤの回転をロータリーエンコーダで検出しても良い。
【0042】
ブラケット板30は、ベース24の片面に沿って落ち込んだ段部30aが曲げ形成されており、この段部30aにプローブ31を取付けている。この場合、プローブ31はガイド筒36に上下動自在に嵌め込まれていると共に、ばね37に抗して上向き移動し得るようになっている。プローブ31には、ばね受け38と抜け止め用ストッパー39とを設けいる。
【0043】
図6のように、プローブ31はその先端を台車枠1の表面に当てて移動し得るが、プローブ31はばね37に抗して上昇し得るため、台車枠1の表面に凹凸があっても、台車枠1の表面に接触した状態を保持したまま移動することができる。プローブ31の下端部(先端部)にはコイル(後述する)を内蔵している。なお、図6では塗装膜は省略している。図6の符号Kは傷(亀裂)である。
【0044】
ブラケット板30の上面には、移動ユニット27をON・OFFするスイッチ40を設けている。また、ブラケット板30はプローブ31と反対側においてベース24の外側にはみ出ており、このはみ出し部にストッパー兼用のドグ41を固定している一方、ベース24における外側面の両端寄り部位には、ドグ41が当たるストッパー42を設けている。
【0045】
ドグ41には検知手段の一例としてリミットスイッチ43を設けており、このリミットスイッチ43がストッパー42に当たることにより、モータ32の停止及び原点位置の確認が行われる。ガイドレール25の両端部には、スライダー26が当たる安全ストッパー44を設けている。
【0046】
移動ユニット27の駆動態様には幾つか考えられる。先ず、探傷範囲から見ると、▲1▼探傷範囲には関係なく常に移動ユニット27がストローク一杯の距離を走行して走査するように設定しておく態様と、▲2▼探傷箇所の広狭に応じて走査範囲を変更できる態様とに大別できる。
【0047】
次に、移動ユニット27の往復動の態様から見ると、▲3▼往動において走査したら元の位置(原点)に戻る態様と、▲4▼往動において走査したらそこで停止し、次の探傷のときに復動して一度原点に戻って往動し直す態様とが考えられる。
【0048】
ストッパー42は左右に2個あるが、いずれか一方又は両方を、ベース24に、ガイド手段にて移動調節可能に装着することにより、移動ユニット27の移動範囲を無段階的又は段階的に変更可能とすることも可能である。この場合、移動ユニット27はリミットスイッチ43がストッパー44に当たることによって停止すると共に原点を規定されることになる。
【0049】
移動ユニット27には、給電用及び送受信用の端末ケーブル45が接続されている。この端末ケーブル45の先端にコネクタ(図示せず)を設けて、これを端末パソコン6に着脱できるようになっている。従って、センサーユニット7を使用しないときには、移動ユニット27は安全な場所に保管しておくができる。
【0050】
図6に一点鎖線で示すように、ベース24に把手46を取付けても良い。また、この把手46を、端末パソコン6のケース16に設けたフック(図示せず)に吊り下げできるようにしても良いのであり、こうすると、端末ケーブル45に必ずしもコネクタを設ける必要はなく。更に、端末パソコン6は、その画面が前傾したり後傾したりするように首振り方式としても良い。
【0051】
▲4▼.変形例
図7ではプローブ31の取付け手段の別例を示している。(A)はベース24の長手方向から見た部分側面図、(B)は(A)のB−B視平面図である。
【0052】
この実施形態では、プローブ31が取付けられたホルダー48を、ボルト(ビス)49によってブラケット板30に上下旋回可能に取り付けている。このため、プローブ31の姿勢を変更することができる。なお、プローブ31の姿勢の変更は、ボルト49を緩めることによって行っても良いし、ホルダー48とブラケット板30との間にゴム等の摩擦板50を挟み込んで、摩擦に抗してホルダー48を旋回させても良い。
【0053】
なお、一つの端末パソコン6に複数(例えば2個)のセンサーユニット7を接続して、同時に複数人で探傷作業を行うことも可能である。
【0054】
▲5▼.プローブの態様
渦電流探傷方法においてプローブ31にはコイル51が内蔵されている。コイル51の態様としては、図8(A)に示すように、コイル51をプローブ31の軸線回りに巻いている縦巻き方式が一般的であるが、図8(B)のようにプローブ31の軸線と直交した一方向の回りに巻いた単純横巻き方式と、図8(C)に示すように、プローブ31の軸線と直交した二方向の回りに巻いた直交横巻き方式とが考えられる。
【0055】
そして、本願発明者が実験したところ、縦巻き方式は、プローブ31の姿勢が変わっても傷を検出できるという方向性において優れているものの、表面粗さを傷として検知してしまうノイズ排除性と、傷の箇所が密着しているスリットの検出性において劣っていた。
【0056】
他方、横巻き方式(特に直交横巻き方式)は、ノイズ排除性とスリット検出性とにおいて優れている。これらコイル51の巻き方によるプローブ31の検知特性は現場での状況に応じて使い分けたら良いが、全体的には、横巻き方式が優れていると言える。
【0057】
▲6▼.探傷作業
次に、探傷作業の具体例を説明する。先ず、探査条件を自動設定した状態での作業について説明する。
【0058】
まず、各装置やユニットのスイッチを入れてシステムを立ち上げると、端末パソコン6の自動設定用表示走査部18に、設定条件が表示される。これには、台車枠1の種類等に応じて、使用電圧、周波数、傷が存在する場合の基準表示などが表示される。
【0059】
次に、プローブ31が正常に作動するか否か、試験片(図示せず)を走査させて感度を確認する。基準表示と実際の検知波形とに乖離がある場合は、自動設定用表示走査部18を操作して感知調節を行う。
【0060】
感度調節が終了したら探傷ステップに移行する。探傷ステップへの移行は、ボタン操作で行っても良いし、適正な感度の検知によって自動的に移行するようにプログラミングしておいても良い。
【0061】
探傷ステップでは、図9に示すように、台車枠1の概要を表示して、探傷箇所と順序とが指示される。また、車番(台車番号)や台車形式のように対象台車枠1を特定する情報と、例えば探傷位置、探傷履歴が表示され、探傷したら、欠陥表示や探傷波形が表示される。これらの他に、検査日、検査者氏名、製造メーカー、製造番号、走行距離などの各種項目を表示(或いは入力)することも可能である。
【0062】
スイッチ40のONによってセンサーユニット7のスイッチが入り、プローブ31による走査が行われると共に、信号が端末パソコン6に伝送され、OFFスイッチによって伝送が停止される。そして、端末パソコン6に内蔵した演算装置によって波形の解析を行い、その結果をディスプレイに表示する。
【0063】
許容範囲を超えた欠陥が発見された場合は、ランプの点滅やブザー等によって警報を発する。欠陥を確認するため、その部位だけ目視や磁粉探傷などの他の探傷方法で探傷しても良い。
【0064】
ところで、渦電流探傷方法では波形の乱れから傷を探知するものであるが、単に波形だけを見ていても傷の存在や大きさなどを把握することが困難である。そこで、波形を解析し、傷の大きさや位置、裂け方法(例えば表面に沿って延びてるのか或いは深さ方向に延びているのか)を目視できるのが好ましい。
【0065】
そこで、波形の乱れを解析した結果としての傷を例えば8字形の図形Sとして表示し、例えば、プローブ31の走査方向をX方向、これと直交した方向をY方向、探傷箇所の厚さ方向をZ方向と言うように3次元に設定して、傷の深さ位置や大きさ、亀裂方向などを図形Sの変化として表示することにより、傷の状態を目視によって容易に確認することができるようになっている。つまり、傷の状態を目視的(ビジュアル)に把握できる表示手段を備えている。
【0066】
図形Sをどのように表示するかは特に制限はないが、例えば、傷Kが表面に沿って延びている場合は図形SもXY平面に沿うように平らに広がる状態に表示し、厚さ方向に延びている場合はZ軸方向に長く延びる状態に表示し、傷が大きいとその大きさに応じて表示するというように、できるだけリアルに表示するのが好ましい。
【0067】
本実施形態では、手動設定用表示操作部19の画面には波形の生の情報が常に表示されるようになっている。そして、この波形を解析して傷に似せた図形Sとした表示は、自動設定用表示操作部18の画面で見ることができる。図形を画面に表示することは、キー又はボタンを押して前の画面を変えるか、又は元の画面の一部に図形用表示を挿入することによって行える。
【0068】
このように、一々塗装を剥がすことなく必要に応じて傷の状態を目視で確認できるため、探傷作業を正確かつ能率良く遂行することができる。
【0069】
1つの箇所の探傷を終えたら定められた順序に従って探傷位置を変えていく。探傷が済んだ部位は色彩や濃度を変えて表示する。このため同じ箇所を2度探傷してしまうことや、順序を間違えてしまうことを防止できる。センサーユニット7の取付け位置のミス等のために探傷し直す場合は、リセット又はクリアーボタンを押してやり直せば良い。
【0070】
台車枠1の探傷では一般に溶接箇所での亀裂や気泡の検知が多く、その場合、探傷範囲は広狭異なる場合がある。この点については、例えば図10に示すように、各探傷箇所ごとに詳細図を表示して探傷すべき範囲を明示すると、探傷漏れを無くせる利点がある。
【0071】
全ての箇所の探傷が済んで合格の場合は、台車枠1はクレーンで吊り上げられて、他の部位の検査や組み立て等の工程に移行する。検査結果はパソコンに送信される。パソコンへの送信は全ての探傷が終わってから行っても良いし、各箇所での探傷が終了するごとに行っても良い。
【0072】
なお、渦電流探傷方法においては、周波数が高いと探傷可能深さは浅くなり、周波数が低いと探傷可能範囲は深くなる特色がある。従って、各箇所又は特定の箇所を、周波数を複数段階(例えば100KHZ と200KHZ )に変えて繰り返し探傷することも可能である。或いは、探傷すべき範囲にある程度の巾がある場合は、走査位置をずらして何回か探傷したら良い。
【0073】
例えば条件を変えて詳細に探傷したい場合や、自動設定部位とは異なる部分を探傷したい場合などは、手動設定用表示操作部に所定事項を入力することによって行えば良い。
【0074】
本実施形態のように、端末パソコン(端末モニター装置)に自動設定作業用操作部と手動設定作業用操作部と背中合わせ状に設けると、モニターユニットが大型化及び複雑化することを回避できると共に、両機能の選択も頗る簡単となるため使い勝手が良くなる。
【0075】
(2).第2実施形態(図11〜図12)
図11及び図12では、センサーユニット7の別例である第2実施形態を示している。図11は斜視図、図12は使用状態での側面図である。
【0076】
本実施形態ではベース24は横断面略L形に形成されており、ベース24における水平部24aの上面にガイド手段の一例としてのリニアガイドレール52を固定し、このリニアガイドレール52に、リニアモータ(図示せず)で駆動される移動ブロック53を装着している。
【0077】
移動ブロック53には、蝶ボルトのような摘まみ付きねじ54によってリンク55を上下回動自在に取付け、リンク55の先端には包み付きねじ54でホルダー48を回動自在に取付け、ホルダー48にプローブ31を取付けている。リンク55とホルダー48との姿勢を変えることにより、プローブ31の姿勢と高さとを自在に変更できる。
【0078】
ベース24の上端縁にはラック56固定している一方、移動ブロック53には、ラック56に噛み合うピニオンギア57を備えたロータリーエンコーダ58を固定している。ベース24には、ゴム式マグネット28がブラケット59を介して摘まみ付きねじ54で固定されている。この場合、ブラケット59におけるねじの挿通穴を上下長手の長穴とすることにより、ベース24の高さと傾きを調節できるようにしている。
【0079】
図示していないが、本実施形態でも、移動ブロック53にはセンサー付きドグを設け、ベース24にはストッパーを設けている。
【0080】
(3).第3実施形態(図13)
図13では第3実施形態を示している。この実施形態では、操作ユニットは、センターパソコンと端末パソコンとを兼用する共通パソコン62からなっており、この共通パソコン62をワゴン63に載せている。ワゴン62はキャスター64を備えていてい移動自在である。共通パソコン62のディスプレイには探傷作業のための各種の情報が表示され、また、キー又はマウスの操作によって各種の入力を行える。
【0081】
ワゴン62には移動用の把手65を設けている。また、内部には、工具類の格納などの各種用途に使用できる中間棚66を設けている。天板67のうち3辺に沿った箇所には、共通パソコン62の脱落を防止する柵68を設けている。
【0082】
第1実施形態のようにデスクトップタイプのセンターパソコン10を設けると共に、端末パソコンとして通常のパソコンを使用することも可能である。また、第1実施形態の端末パソコン6をワゴン62に載せて使用することも可能である。センターパソコン10を中間棚66に設置して、天板67に端末パソコンを載せることも可能である。
【0083】
共通パソコン62としてノート型パソコンを使用する場合は電池で駆動できるので、必ずしも共通パソコン62への給電用のケーブルは必要ない。センサーユニット7を駆動するための電源は電池を使用しても良いし、ケーブルから給電しても良い。ワゴン62に載せる共通パソコン62がデスクトップ型の場合は、給電用のケーブルが必要になる。この給電用ケーブルは床に這わせても良いし、天井やアーム装置から垂らしても良い。
【0084】
図13に一点鎖線で部分的に示すように、ワゴン62に支柱69を設けて、この支柱3に第1実施形態と同様の端末パソコン6を取付けることも可能である。この場合は、天板67にセンターパソコン10を載置しても良い。
【0085】
(4).第4実施形態(図14)
図14ではセンサーユニット7の別例である第4実施形態を示している。(A)は横断面図、(B)は(A)の部分平面図である。
【0086】
この実施形態では、センサーユニット7は、ベース24は断面略涙滴型で中空状に形成されており、ベース24の内部にスライダー70を配置している。スラは、ベース24に内蔵したガイド軸71に沿って移動自在であると共に、ねじ軸72によって駆動される。ねじ軸72はベース24の一端部に内蔵したモータ73で駆動される。ベース24の他端部には、ねじ軸72の回転を検知するロータリーエンコーダ(図示せず)を内蔵している。
【0087】
本実施形態では移動ユニット27はベース24で完全に囲われており、作業者がベース24を両手で掴んで、巾狭の端面24aを探傷箇所に接触させて動かないように押さえた状態でスイッチを押してプローブ31を走査することにより、探傷を行う。そして、狭隘な探傷箇所に配置できるように、ベース24は、プローブ31を囲っている部分が巾狭となるように断面を略涙滴形又は無花果形に形成している。
【0088】
プローブ31の走査状態を目視で確認できるように、ベース24のうち少なくともプローブ31を囲っている部分はアクリル等の透明な樹脂製とするのが好ましい。図示していないが、ベース24の外面のうち人が手で掴む部分にはスイッチを設けている。ベース24にはゴム式マグネットのような固定手段を設けても良い。
【0089】
(5).その他
本発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化することができる。
【0090】
例えば、移動式のセンサーユニットと聴診器タイプのプローブとを併用しても良い。プローブからの信号は無線で送信することも可能である(この場合は、移動ユニット27の駆動は電池で行うことになる)。操作距離の異なる(例えば50mm用,100mm用,150mmなど)を用意しておいて、探傷エリアの長さに応じて使い分けることも可能である。
【0091】
端末パソコン等の操作ユニットを吊り下げる場合、吊り下げ手段としては第1実施形態のようなアーム装置を使用することには限らず、例えば、作業エリアを跨ぐような門型でキャスター付きの枠を使用するなどしても良い。ワゴンは、操作ユニットを載せることのできる機能と自在に移動させ得る機能とがあれば、その形態と問わない。
【0092】
なお、操作ユニットを吊り下げたりワゴンに載せたりすることは、センサーユニットにおいてプローブが移動式であることとは切り離して独立した発明となり得る。また、本発明は車両用台車枠以外のワークの探傷にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の概略斜視図げてある。
【図2】平面視図である。
【図3】端末パソコンの斜視図である。
【図4】センサーユニットの斜視図である。
【図5】センサーユニットの平面図である。
【図6】変形例を示す図で、(A)はセンサーユニットの部分的な斜視図、(B)をセンサーユニットを端末パソコンに吊り下げた状態の図である。
【図7】移動ユニットの変形例を示す図である。
【図8】プローブにおけるコイルの巻き態様を示す図である。
【図9】モニター画面の一例を示す図である。
【図10】モニター画面の例を示す図である。
【図11】第2実施形態を示す図である。
【図12】第2実施形態の使用状態を示す断面図である。
【図13】第3実施形態を示す斜視図である。
【図14】第4実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1 鉄道車両用の台車枠
2 受け台
3 支柱
4 アーム装置
5 吊り棒
6 端末パソコン
7 センサーユニット
8 制御ボックス
11 センターパソコン
24 ベース
27 移動ユニット
31 プローブ
62 共通パソコン
63 ワゴン
Claims (2)
- 鉄道車両用台車枠の探傷箇所にセットされるベースに、渦電流探傷方式のプローブを、台車枠の表面に沿って走行し得るように移動自在に取付けている、
鉄道車両用台車枠の探傷用センサーユニット。 - 鉄道車両用台車枠を載せる受け台と、請求項1に記載したセンサーユニットと、ディスプレイ付きの操作ユニットとを備えており、前記操作ユニットを、受け台の上方に水平移動自在に配置するか、又は、床上を移動自在なワゴンに搭載するかしている、
鉄道車両用台車枠の探傷設備。
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- 2002-09-26 JP JP2002280361A patent/JP2004117138A/ja active Pending
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