JP2007101192A - Flaw detector of rail - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主として天井クレーンレールのクラックや頭部摩耗の点検用超音波探傷装置に関するものである。 The present invention mainly relates to an ultrasonic flaw detector for checking cracks and head wear of an overhead crane rail.
クレーンレールはクレーン車両が通過する毎に、大きな摩擦や荷重を繰り返し受けるため、頭部摩耗やメタルフローと呼ばれる頭部形状の変形、繰り返し荷重によるクラック等が発生する。
特にクラックは通称「アゴ下」と呼ばれる頭部下側のくびれ部分に発生する事が多く、さらにクラックが成長すると通称「首折れ」と呼ばれる頭部の折れが発生し、車両の脱輪や走行不能を招く原因となり、大変危険である。
そのため、クレーンは労働安全衛生法第45条、労働安全衛生令15条、クレーン等安全規則34条に1年毎に1回、定期自主検査が義務付けられており、これらの定期的な点検や保守管理が安全運行に欠かせないものとなっている。
The crane rail repeatedly receives large friction and load every time the crane vehicle passes, so that head wear, deformation of the head shape called metal flow, cracks due to repeated load, and the like occur.
In particular, cracks often occur in the constricted part under the head, commonly referred to as “under the chin”, and when the crack grows, the head folds, commonly referred to as “neck fold”, occurs, causing the vehicle to derail and run. It can cause disability and is very dangerous.
For this reason, periodic self-inspections are required for cranes once a year in accordance with Article 45 of the Industrial Safety and Health Law,
なかでも天井クレーンは高所に施設されるので、軌道は狭く足場が悪い上、クレーンが発生する振動、騒音、塵埃や油等の飛散も多く、滑りやすい。
また保守点検用の通路も、狭い階段や垂直な梯子を含む場合が多い。
Above all, overhead cranes are installed at high places, so the track is narrow and the scaffolding is poor, and the crane generates a lot of vibration, noise, dust and oil, etc., making it easy to slip.
Maintenance inspection passages often include narrow stairs and vertical ladders.
レールの割れ(クラック)検査方法には塗料を吹き付けて目視チェックするカラーチェック法と言われる方法や、超音波探傷法が使用される。
なかでも超音波探傷法は検出感度も高く、構造物等の非破壊検査技術としても広く普及している。
通常、人手による超音波探傷作業においては、作業者は先ず探傷装置に必要な音速度、感度等の数種類のパラメータを設定し、次いで被測定レール表面に接触媒質を塗布し、探触子を手に持って被測定レール表面に正確に位置決めして、画面に表示されるエコーの波形を見ながら、明確なエコー波形が得られるよう、探触子の接触状態を微調整、あるいは検出感度を調整し、エコー波形が安定したら、最後に画面のエコー波形から傷の位置や大きさを判定する。
特に天井クレーンの超音波探傷の場合、作業者は前記の悪条件の軌道上で、細かい操作に神経を集中する作業を強いられ、1カ所の測定に2〜3分間、レールの表面状態が悪いような場合には10分以上を要する作業である。
As a method for inspecting cracks in the rail, a method called a color check method in which a paint is sprayed and visually checked, or an ultrasonic flaw detection method is used.
Among them, the ultrasonic flaw detection method has high detection sensitivity and is widely used as a nondestructive inspection technique for structures and the like.
Usually, in the ultrasonic flaw detection work manually, the operator first sets several parameters such as sound speed and sensitivity necessary for the flaw detection device, and then applies a contact medium to the surface of the rail to be measured, and manually moves the probe. The position of the probe is precisely positioned on the surface of the rail to be measured and the contact state of the probe is fine-tuned or the detection sensitivity is adjusted so that a clear echo waveform can be obtained while observing the echo waveform displayed on the screen. When the echo waveform is stabilized, the position and size of the scratch are finally determined from the echo waveform on the screen.
Especially in the case of ultrasonic flaw detection for overhead cranes, workers are forced to concentrate their nerves on fine operations on the above-mentioned trajectory, and the surface condition of the rail is poor for 2 to 3 minutes for one measurement. In such a case, it takes 10 minutes or more.
小型で携帯型のレール用超音波探傷装置としては、レール上で探触子を手動で動かす事により超音波探傷と同時に自動的に探触子の移動距離が読み込まれ、探傷結果をBスコープ方式やCスコープ方式により表示可能な手動スキャン式の携帯型レール探傷装置がある(例えば特許文献1参照)。
電池で動作する携帯型のこの装置は、軌道に持ち込んで列車の運行時間の合間にレールの探傷を可能とした優れた探傷装置である。
また天井クレーン用の超音波探傷装置としては、クレーン牽引による自動走査式探傷装置もある(例えば特許文献2参照)。
この装置はデーター処理装置としてパーソナルコンピュータ(以下パソコンと言う)が使用され、探傷装置本体を天井クレーンに取り付けて、パソコンをセットすれば、天井クレーンの移動により自動的に超音波探傷走査が行われ、パソコンに探傷データが取り込まれて表示される、便利な装置である。
他にも台車式のレール用探傷装置が多数考案されている(例えば特許文献3、特許文献4)。
これらは、レールへの接触媒質供給機能を含めた探傷装置全体が組み込まれた台車を2〜3人でレールの上に設置し、1〜2人程度の作業者が押して、または動力台車で牽引して移動させることにより、自動的に超音波探傷が行われる便利な自動探傷装置である。
As a small and portable ultrasonic flaw detector for rails, the probe movement distance is automatically read simultaneously with ultrasonic flaw detection by manually moving the probe on the rail. In addition, there is a manual scan type portable rail flaw detector that can be displayed by the C scope method (see, for example, Patent Document 1).
This battery-operated portable device is an excellent flaw detection device that can be brought into the track to detect rails between trains.
In addition, as an ultrasonic flaw detector for an overhead crane, there is an automatic scanning flaw detector by crane towing (see, for example, Patent Document 2).
This device uses a personal computer (hereinafter referred to as a personal computer) as a data processing device. When the flaw detector itself is attached to an overhead crane and a personal computer is set, ultrasonic flaw detection scanning is automatically performed by moving the overhead crane. This is a convenient device that allows flaw detection data to be captured and displayed on a personal computer.
Many other bogie type rail flaw detectors have been devised (for example,
These are installed on the rail by two to three people with a flaw detector built in including the contact medium supply function to the rail, and pushed by one or two workers or pulled by a power cart. Thus, it is a convenient automatic flaw detector that automatically performs ultrasonic flaw detection by moving it.
ところが、前記特許文献1〜4の装置を含めた、これまでの超音波探傷装置は、レールの探傷用として、高性能で有用な反面、検査作業者は、周波数の選定、音速度の設定、検出感度の設定など、測定対象に応じた複雑なパラメーターの設定操作が必要で、加えて検査対象に適したプローブの選択や接触方法、表示画面からの傷の位置や大きさの読みとりおよび判定等、高度な専門知識や検査ノウハウ、熟練技術が要求され、通常は超音波探傷に関する専門教育を受けた専門技術者しか検査作業を行うことができないという、問題点がある。
加えて、一般的にこのような専門的技術や技能を有する技術者は人件費も高額で、また現在のような長期的不況の経済状況では、人材の流動性も高く、クレーンを有する企業にとってはクレーン検査に必要な専門技術者の安定確保も大きな問題となっている。
However, the conventional ultrasonic flaw detectors including the devices disclosed in
In addition, engineers with such specialized skills and skills generally have high labor costs, and in the current economic situation of long-term recession, the mobility of human resources is high, and for companies with cranes In addition, ensuring the stability of specialists required for crane inspection is also a major problem.
また、前記特許文献2〜4のレール用探傷装置は主に鉄道レール等、地上軌道への適用には多くの利点があるが、これらの装置を天井クレーンに対して適用する場合は、前記天井クレーンの狭い保守点検用通路や悪い足場、梯子の存在を考えると、装置の大きさや重さ、構造の点で、探傷装置の設置や調整、撤収に多くの人手や時間を要するという問題点がある。
例えば、2〜3人の人員に於いて、設置および調整2日間、測定1〜2時間、撤収1日間というような非能率な作業になる恐れがある。
In addition, the rail flaw detectors of
For example, with 2 to 3 people, there is a risk of inefficient work such as 2 days of installation and adjustment, 1 to 2 hours of measurement, and 1 day of withdrawal.
このように、これまで天井クレーンレールの点検作業は、前記のような専門技術者の人手に頼った超音波探傷検査以外に、これと言った良い方法が無く、クレーンを所有する多くの企業は、その安全運行の為の保守管理に、多大な、時間的、経済的、人的負担を強いられ、小型、軽量で誰にでも手軽に使用できるレール点検用超音波探傷装置の出現が望まれてきた。 As described above, the inspection work of the overhead crane rail has so far had no good method other than the ultrasonic flaw inspection that relied on the hands of the specialists as described above, and many companies that own cranes have Therefore, the emergence of an ultrasonic flaw detector for rail inspection that can be used by anyone with a small, light weight that is very time-consuming, economical, and burdensome for maintenance management for its safe operation. I came.
この発明は、主として天井クレーンレールのクラックや頭部摩耗の点検作業用として、軽量且つ携帯可能で、超音波探傷に関する専門知識や技術を持たない一般作業者によっても、容易に且つ短時間に検査が可能なレール点検用超音波探傷装置を提供しようとするものである。 The present invention is mainly used for inspection work for cracks and head wear of overhead crane rails. It is lightweight and portable, and can be easily and quickly inspected by general workers who do not have expertise or technology related to ultrasonic flaw detection. It is an object of the present invention to provide a rail inspection ultrasonic flaw detector capable of performing the above.
前述の目的を達成するための解決手段を以下に示す。
レール頭頂部に接触させた探触子から超音波パルスを入射し、レールのクラックまたは底面で反射される超音波エコーを検出して、レール頭頂部からエコー反射点までの距離を測定することにより、レールのクラックまたは頭部摩耗を検出する超音波探傷装置であって、被測定レール頭部両側面に接するための1対のレールガイドを、被測定レールの頭部最大幅以上の隙間を設けて取り付け、前記レールガイド間隔中央に超音波パルスの送受信を行う探触子を上下方向移動可能に取り付けたホルダーと、前記ホルダーに前記探触子の周りを囲んで取り付け、前記被測定レールと接して接触媒質の堰として作用する弾性体のリングと、前記接触媒質を供給するため、前記ホルダーに設けられ、前記リング内側に開口した流路と、前記接触媒質を貯めるタンクと、前記接触媒質を前記タンクから前記流路を通じて前記リング内側に供給するためのポンプと、前記探触子を駆動するパルス駆動回路と、前記探触子からの信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号をしきい値で弁別するコンパレータと、全体の制御を行うCPU(中央演算装置)と、発振パルス波高値、アンプ感度(増幅度)、検出しきい値、音速度、レール基準高さ、警報範囲、の測定用パラメータ(以下、レールパラメータと言う)を、レール種類毎に記憶させたメモリーと、被測定レール種類を選択するためのスイッチと、被測定レール種類や測定結果を表示するための表示器と、警報を発生する警報発生手段からなり、被測定レール種類を選択することにより、前記メモリー内の被選択レールに対応するレールパラメータに従って、前記パルス駆動回路の発振パルス波高値、前記増幅回路のアンプ感度(増幅度)、前記コンパレータの検出しきい値を自動設定し、前記探触子から超音波パルスを発振し、反射エコーを検出し、前記超音波パルスの往復時間によりレール頭頂部から反射点までの距離を演算して前記表示器に数値表示し、前記メモリー内の被選択レールに対応するレールパラメータを使用して、レールのクラックや頭部摩耗を自動判定し、前記警報発生手段により、判定結果に対応した少なくとも3種類の異なる警報により報知する事を特徴とするレール用超音波探傷装置(請求項1)である。
Solution means for achieving the above object will be described below.
By measuring the distance from the top of the rail to the echo reflection point by detecting the ultrasonic echo reflected from the crack or the bottom of the rail by entering an ultrasonic pulse from the probe in contact with the top of the rail An ultrasonic flaw detection device that detects rail cracks or head wear, and is provided with a pair of rail guides for contacting both sides of the head of the rail to be measured, with a gap larger than the maximum width of the head of the rail to be measured. A holder that is attached to the center of the rail guide interval so as to be able to move in the vertical direction, and is attached to the holder so as to surround the probe, and is in contact with the rail to be measured. An elastic ring that acts as a weir for the contact medium, a flow path provided in the holder for opening the contact medium, and opening the inside of the ring; A tank for supplying the contact medium from the tank to the inside of the ring through the flow path, a pulse drive circuit for driving the probe, and an amplification for amplifying a signal from the probe A circuit, a comparator that discriminates the output signal of the amplifier circuit by a threshold value, a CPU (central processing unit) that performs overall control, an oscillation pulse peak value, an amplifier sensitivity (amplification degree), a detection threshold value, a sound Memory for storing parameters for speed, rail reference height, alarm range (hereinafter referred to as rail parameters) for each rail type, switch for selecting the type of rail to be measured, and type of rail to be measured And a display for displaying measurement results and alarm generating means for generating an alarm. By selecting the type of rail to be measured, it corresponds to the selected rail in the memory. The oscillation pulse peak value of the pulse drive circuit, the amplifier sensitivity (amplification degree) of the amplifier circuit, and the detection threshold value of the comparator are automatically set according to the control parameters, an ultrasonic pulse is oscillated from the probe, and the reflected echo Detecting the distance from the top of the rail to the reflection point by the round-trip time of the ultrasonic pulse, displaying the numerical value on the display, using the rail parameter corresponding to the selected rail in the memory, A rail ultrasonic flaw detector (Claim 1), wherein rail cracks and head wear are automatically determined and notified by at least three different alarms corresponding to the determination results by the alarm generation means. .
また、請求項1記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を音響を発生する音響発生手段とし、前記音響発生手段により、判定結果に対応した少なくとも3種類の異なる音響により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置(請求項2)でも良い。
The rail flaw detector according to
クレーンレールは主に工場内に設置される場合が多く、場所によっては周囲の騒音により報知音が聞こえにくい場合が考えられる。
そのような場合には、請求項1記載のレール用超音波探傷装置において、前記警報を発生する警報発生手段を振動を発生する振動発生手段とし、前記振動発生手段により、判定結果に対応した少なくとも3種類の異なる振動により報知することを特徴とした、レール用超音波探傷装置(請求項3)としても良い。
Crane rails are often installed mainly in factories, and depending on the location, it may be difficult to hear notification sounds due to ambient noise.
In such a case, in the rail flaw detector according to
本発明によるレール探傷器は、被測定レール種類を選択すれば、他のパラメータ設定等の複雑な操作は一切不要で、且つ、前記検査結果の自動判定機能と、判定結果に対応した警報報知機能により、検査作業者が測定結果や表示画面からクラックや頭部摩耗の有無を判定する必要が無く、超音波探傷に関する専門知識や技術を持たない一般作業者によっても、点検作業が可能となる。
また、被測定レールに対する探触子の位置決め機能、および接触媒質供給機能をワンタッチな操作で可能としたことにより、容易で且つスピーディな点検が可能となる。
例として、下記の本発明の実施形態例に示したレール探傷器による検査作業は、特別な教育訓練を受けていない一般作業者によっても、1カ所当たり3〜5秒程度での検査が可能であった。
The rail flaw detector according to the present invention does not require any complicated operation such as other parameter setting as long as the type of rail to be measured is selected, and the automatic determination function of the inspection result and the alarm notification function corresponding to the determination result Therefore, it is not necessary for the inspection operator to determine the presence or absence of cracks or head wear from the measurement result or the display screen, and the inspection operation can be performed even by a general worker who does not have specialized knowledge or technology regarding ultrasonic flaw detection.
In addition, since the positioning function of the probe with respect to the rail to be measured and the contact medium supply function can be performed by one-touch operation, an easy and speedy inspection can be performed.
As an example, the inspection work by the rail flaw detector shown in the following embodiments of the present invention can be performed in about 3 to 5 seconds per place even by a general worker who has not received special training. there were.
さらに本発明によれば、検査に必要な全ての機能が、小型軽量かつ携帯可能な構造に構成できることにより、持ち運び操作性が著しく向上し、前記天井クレーンの点検作業現場に於いても安全迅速な移動が可能となる。
例として、下記の本発明の実施形態例に示したレール探傷器は、幅約20cm、奥行き約22cm、高さ約960cmのサイズに実装され、全体の重量は約2kg程度であり、しかも、滑りにくい取っ手を装備した杖状なので持ちやすく、一人で片手で持って容易に持ち運ぶことができ、多数ある測定点間の移動は勿論、狭い通路や梯子を通って移動するような場合にも、安全且つ迅速な移動が可能となった。
Furthermore, according to the present invention, since all functions necessary for inspection can be configured in a small, light and portable structure, carrying operability is remarkably improved, and safety and speed can be improved even at the inspection work site of the overhead crane. It can be moved.
As an example, the rail flaw detector shown in the following embodiment of the present invention is mounted in a size of about 20 cm in width, about 22 cm in depth, and about 960 cm in height, and the total weight is about 2 kg. Easy to hold because it is shaped like a cane with difficult handles, and can be easily carried by one person with one hand, and it is safe not only when moving between many measuring points, but also when moving through narrow passages and ladders. In addition, quick movement is possible.
従って、本発明によるレール探傷器を使用すれば、極めて高い検査の作業能率、機動性、柔軟性を一般作業者によっても達成でき、これまでクレーンレールの保守点検に費やしてきた多くの労力、時間、費用を大幅に縮小する事が可能である。 Therefore, by using the rail flaw detector according to the present invention, extremely high inspection efficiency, maneuverability, and flexibility can be achieved by general workers, and much labor and time that have been spent on maintenance and inspection of crane rails so far. It is possible to reduce the cost significantly.
図1は本発明の実施形態の1例を表す正面図で、図2は上面図、図3は側面図である。
図4は探触子、ホルダー部分の詳細正面図で、図5は詳細下面図である。
図6は全体のブロック図である。
図7はCPUが実行する制御プログラムのフロー図である。
図8はレールガイドの作用に関する説明用上面図で、図9は説明用正面図ある。
FIG. 1 is a front view showing an example of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view, and FIG. 3 is a side view.
4 is a detailed front view of the probe and holder portion, and FIG. 5 is a detailed bottom view.
FIG. 6 is an overall block diagram.
FIG. 7 is a flowchart of a control program executed by the CPU.
FIG. 8 is a top view for explaining the operation of the rail guide, and FIG. 9 is a front view for explaining.
図4、図5に示すように一部を細くして段付形状にした1対のレールガイド2を、測定対象レール50の頭部幅以上の間隔W1を保って取り付けた、ホルダー3のレールガイド間隔の中央に、探触子1を取り付ける。
一般に使用されるレール頭部の最大幅は約120mm程度であり、W1を150mm程度とすれば良い。
ホルダー3は約30mm角、200mm程度の長さで、材質は軽くて丈夫なアルミニウム合金製がよい。
また、耐腐食性を向上するため、陽極酸化被膜処理(アルマイト処理)を施すと良い。
A rail of the
The maximum width of a rail head generally used is about 120 mm, and W1 may be about 150 mm.
The
Moreover, in order to improve corrosion resistance, it is good to give an anodic oxide film process (alumite process).
レールガイド2の前記段付形状の長さや幅は図9に示すようにレール頭部上面付近のメタルフローや欠けを避けられる寸法にしておく。例えばレール頭頂から約18〜25mm程度までの範囲に相当する部分の直径は、それより下部の太い部分より15〜20mm程度細くしておく。
また、レールと接触する太い部分の材質は、例えば鉄鋼やステンレス鋼等のような耐摩耗性の高い硬質材料を使用すると良い。
さらには、レールガイド2全体を回転可能として、摩耗した部分を避けて再使用できるようにしても良いし、レールと接触する太い部分のみを回転可能としても良い。
The length and width of the stepped shape of the
In addition, as a material of a thick portion that comes into contact with the rail, a hard material having high wear resistance such as steel or stainless steel may be used.
Further, the
探触子1は2〜5MHz程度の共振周波数を持つ、厚み測定用垂直探触子を使用し、図4に示すようにコイルバネ24と押さえ板25によって高さ方向に移動可能に取り付け、測定の際にはレール50により前記ホルダー3内に押し込まれてレール50と一定圧力で接触する。
コイルバネ24の代わりに、板バネや線バネの片側で探触子1を上から押さえるように、他方をホルダー3上部に固定しても良い。
The
Instead of the
図9および図4、図5に示すように探触子1とレール50間に接触媒質43を保持するための堰となる弾性体のリング4を探触子1の周りを囲んでホルダー3に取り付け、ホルダー3上部に設けた接続用パイプ22からホルダー3内部を通じてリング4の内側に開口した流路23を設ける。
リング4の材質はゴム製やビニールやポリエチレン等の軟質合成樹脂が良く、その断面形状は円形のオーリングでも良いし、上方から見た形状も楕円形でも、多角形でも良い。
As shown in FIGS. 9, 4, and 5, an
The material of the
図1、図4に示すように接触媒質43を入れるタンク5のキャップ6には出力チューブ8と加圧チューブ10を設ける。
キャップ6内に固定され、タンク5のほぼ底面まで達した出力パイプ7に接続された出力チューブ8はキャップ6を出てすぐに出力チューブ8、9に分岐し、出力チューブ8は杖状保持具11の上方に開口し、チューブ9は下方に位置する接続用パイプ22に接続されている。
加圧チューブ10はキャップ6のタンク5内側にすぐ開口しており、図3に示すようにポンプ14へ接続されている。
出力パイプ7がタンク5のほぼ底面に開口していることにより、タンク5内の接触媒質43を殆ど残らず取り出すことができる。
As shown in FIGS. 1 and 4, an
The
The pressurizing
Since the
ポンプ14は弾性体の中空袋状で、これを握ると内容積が減少して加圧チューブ10からタンク5内に一定量の空気を送り込み、タンク5内の接触媒質43が押し出されて、チューブ9、接続用パイプ22、流路23を通じてリング4内側の探触子1とレール50間に適量注入される。
ポンプ14はゴム製あるいはビニールやポリエチレン等の軟質合成樹脂製が良く、また形状は球形や楕円形、あるいはベローズ形のものでも良いし、また小型電動ポンプでもよい。
The
The
保持具11の先端にホルダー3を固定金具27により固定し、他端には測定結果を表示する表示器16とモードスイッチ17、選択スイッチ18、ブザー19(請求項2)からなる操作部20と取っ手15を取り付ける。
保持具11は、軽さと強度を両立するため、直径25mm程度、肉厚0.5mm程度、長さ700mm程度の薄肉ステンレスパイプを使用すると良い。
取っ手15は、直径25mm程度、板厚0.5mm程度、長さ120mm程度の薄肉ステンレスパイプにゴム製の滑り止めカバーを被覆したもので、内部は小型モーターの軸に径方向にアンバランスな重りを取り付けた振動モータ21を取り付け(請求項3)、片手で取っ手を持ったまま操作できる位置に、ポンプ14(小型電動ポンプを使用する場合は、その作動スイッチ)を取り付ける。
保持具11や取っ手15は前記薄肉ステンレスパイプの代わりに肉厚1〜2mm程度のアルミニウム合金製パイプでも良い、この場合は、前記ホルダー3同様、耐食性向上のため、陽極酸化被膜処理(アルマイト処理)を施すと良い。
The
The
The
The
保持具11にはこのほか、電気回路を収納した計測部本体12、容量250〜350ml程度の合成樹脂(例えばポリエチレン)製のタンク5を取り付けておく。
タンク5内には接触媒質43として清浄水を適量入れておく。
被測定レール表面の錆びや油分等により前記探触子との音響的接触が悪い場合、前記清浄水の代わりに、市販の中性洗剤等の界面活性剤を清浄水で100〜300倍程度希釈した水溶液を使用すると効果がある。
In addition to this, a measuring unit
An appropriate amount of clean water is placed in the
When acoustic contact with the probe is poor due to rust or oil on the surface of the measured rail, a commercially available neutral detergent or other surfactant is diluted with clean water about 100 to 300 times instead of the clean water. It is effective to use the prepared aqueous solution.
以下、計測部本体12の内部構成について説明する(図6ブロック図参照)。
計測部本体12内にはROM36とRAM37とEE−PROM38を含むCPU40があり、読み出し専用のROM36内には後述するクロックパルスの周期や、レール種類毎の発振パルス波高値、アンプ感度、検出しきい値、音速度、レール基準高さ、警報範囲、のレールパラメータを、全測定対象レール分、予め記憶させておく。
ROM36内にはこのほかCPU40に実行させる探傷装置の制御プログラムを機械語コードとして書き込んでおく。
読み書き両用のRAM37はCPU40が演算や信号処理の一時記憶用メモリーとして使用する。
EE−PROM38はCPU40からデータの読み書きが可能で、電源のオフ後にも記憶データが保持される特性(不揮発性)を有しているので、前述の複数種類のレールパラメータから選択された現在測定中の被測定レールパラメータを登録(記憶)するために使用するが、被測定レールパラメータの代わりに現在測定中の被測定レール種類を登録(記憶)し、それに対応したROM36内のレールパラメータを読み出して使用してもよい。
また、EE−PROM38の代わりにフラッシュROMを使用しても同様の効果がある。
Hereinafter, the internal configuration of the measurement unit
The measurement unit
In addition, a flaw detector control program to be executed by the
The read /
Since the EE-
The same effect can be obtained by using a flash ROM instead of the EE-
また、計測部本体12内にはアナログ電圧により発振パルス波高値が設定可能で、CPU40からの送信信号により探触子1を駆動して超音波パルスを発生するためのパルス駆動回路30や、アナログ電圧により増幅度が設定可能で、探触子からのエコー信号を増幅するための増幅回路31や、増幅回路31の出力をアナログ電圧の検出しきい値と比較し、エコーパルスを出力するコンパレータ32、CPU40から発振パルス波高値や、アンプ感度、検出しきい値、をアナログ電圧で設定するためのD−A変換器39、時間基準となる正確なクロックパルスを発生するクロック発振器33、クロックパルスを計数するカウンタ35、送信パルスとエコーパルスによりカウンタ35に入力されるクロックパルスを開閉するゲート回路34、さらには装置の作動エネルギー源である電池41や電池電圧を変圧、安定化する電源回路42、電源スイッチ13が組み込まれている。
In addition, an oscillation pulse peak value can be set by an analog voltage in the measurement unit
次に、CPUの制御プログラムステップを中心にして、計測部本体12の動作について説明する(図7フローチャートおよび図6ブロック図参照)。
Next, the operation of the measurement unit
電源がオンされるとCPU40が起動し、前記ROM36内の制御プログラムを自動的に実行する。CPU40は、スタートすると、EE−PROM38から被測定レールパラメータを読み出してRAM37内の定数アドレスにセットし、またD−A変換器39を通じてパルス駆動回路30の発振パルス波高値や、増幅回路31の増幅度(感度)、コンパレータ32の検出しきい値を設定する初期化動作を実行する。
D−A変換器39を通じて設定された値は、電源ONの間は、再度設定されるまで、D−A変換器39内に記憶、保持される(ステップS1)。
次にモードスイッチ17が押されていないかをチェックし(ステップS2)、押さた場合だけレール選択モードに入り、それ以外は常時測定モードを実行する(ステップS3)。
When the power is turned on, the
The value set through the
Next, it is checked whether or not the
レール選択モードでは、現在選択されているレール種類を表示器16に表示して、選択スイッチ18をチェックし(ステップS4、S5)、これが押される度に被選択レールをROM36内の次のレール種類に変更し表示器16に表示する(ステップS6)、もしROM36内最後のレール種類になると再び最初のレール種類に戻り、モードスイッチ17が押されるまで繰り返す(ステップS7、S8)。
モードスイッチ17が押されると選択中のレール種類に対応したレールパラメータをROM36内から読み出し、EE−PROM38に書き込んで(登録)、ステップS1に戻り、前記EE−PROM38に書き込まれた被選択レールパラメータにより、再初期化を行い、測定モードを再スタートする。
In the rail selection mode, the currently selected rail type is displayed on the
When the
測定モードではCPU40は一定時間毎に、カウンタ35をゼロクリア(初期化)した後、送信パルス信号を出力する(ステップS10)。
送信パルス信号はパルス駆動回路30に入力されて、設定された波高値の電圧パルスを探触子1に供給し、前記電圧パルスは探触子1で超音波パルスに変換され、被測定レール50に入射される。
同時に前記送信パルス信号により、ゲート回路34はクロック発振器33から、カウンタ35へのクロックパルスゲートを開き、カウンタ35はクロックパルスが入力されて計数を開始する。
In the measurement mode, the
The transmission pulse signal is input to the
At the same time, the
クラックやレール底面等で反射して探触子1に戻ってくる超音波エコーは、探触子1で再び電圧信号に変換され、設定された増幅度で増幅回路31により増幅された後、設定された検出しきい値とコンパレータ32で比較される。
The ultrasonic echo reflected from the crack, the bottom surface of the rail, etc. and returning to the
信号がしきい値を越えるとコンパレータ32のエコーパルス出力によって、ゲート回路34はクロックパルスゲートを閉じてカウンタ35の計数を停止し、計数値を保持すると同時に、エコー検出としてエコー検出信号をCPU40に入力する。
このようにして超音波パルス入射からエコー検出まで、被測定レール中の超音波パルスの往復期間だけ、クロックパルスがカウンタ35に計数される。
When the signal exceeds the threshold value, the
In this way, the clock pulse is counted by the
被測定レールの超音波音速度をV(m/sec)、クロックパルスの周期をT(sec)、前記カウンタ35の計数値をN(カウント)とすると、前記カウンタ35の計数値と前記クロックパルス周期との積は、前記超音波パルスの往復時間であり、これと被測定レール音速度との積は、レール表面からエコー反射点までの前記超音波パルスの往復距離となる。
当然ながらレール表面からエコー反射点までの距離(以下、測定距離という)は、前記往復距離の半分である。
従って測定距離L(m)は下記の式1で表される。
Assuming that the ultrasonic sound velocity of the rail to be measured is V (m / sec), the period of the clock pulse is T (sec), and the count value of the
Naturally, the distance from the rail surface to the echo reflection point (hereinafter referred to as the measurement distance) is half of the round-trip distance.
Therefore, the measurement distance L (m) is expressed by the following
「式1」 L = V × N × T ÷ 2
“
送信パルスの出力後、CPU40はエコー待ち受け状態となり(ステップS11)、ゲート回路34からのエコー検出信号を待っている。
エコー検出により、ゲート回路34からのエコー検出信号が発生すると、CPU40はカウンタ35の計数値を読み込み(ステップS12)、前記被測定レールパラメータやクロックパルス周期をもとに、前記式1により、測定距離を演算し(ステップS13)、表示器16に表示する(ステップS14)。
After the transmission pulse is output, the
When the echo detection signal from the
次にEE−PROM38に記憶された前記レールパラメータ中のレール基準高さと警報範囲により、レール高さ範囲を計算し、これと測定距離を比較し(ステップS15)、前記レール高さ範囲内の場合は正常測定と判定し、前記レール高さ範囲未満の場合はクラックまたは頭部摩耗検出によるレール異常と判定し、前記レール高さ範囲を越えた場合は、レール表面の錆や異物等の付着、探触子の接触状態不良、等による測定不能(エコー検出不能を含む)と判定して、それぞれ正常測定/レール異常/測定不能の判定結果に対応させた異なる音響になるようブザー19を駆動して報知し(請求項2)、異なる振動となるよう振動モータ21を駆動して報知する(請求項3)(ステップS16、S17)。
Next, the rail height range is calculated from the rail reference height in the rail parameters stored in the EE-
前記異なる音響はブザー19の鳴動回数や鳴動間隔を変えて行うが、ブザー19の代わりにスピーカーを使用しても同じ目的が達成される、この場合の音響の違いは音響周波数や鳴動回数、鳴動間隔を変えて行うが、予めROM36内に記憶した複数種類の音声データと、CPU40による音声合成技術を使用し、音声を変えてスピーカーにより報知しても同じ目的が達成できる(請求項2)。
また前記振動モータ21に於いて振動パターンの違いは振動回数や振動間隔を変えて行うが、振動モータ21の代わりに電磁ブザーによる振動を利用しても良い(請求項3)。
The different sounds are performed by changing the number of
The vibration pattern in the
本発明は、作業者が立った姿勢のままで検査作業を行う方法を、最も楽で能率が良い作業手段としているが、作業者がしゃがんだ姿勢で行う方法も殆ど差はないので、しゃがんだ姿勢による検査が必要な場合は、保持具11の長さを短くする事により対応できる。
この場合、タンク5は作業者の腰ベルト等に取り付けてもよい。
In the present invention, the method of performing the inspection work while the worker is standing is the most comfortable and efficient working means, but the method of performing the posture in which the worker is squatting is almost the same. If inspection by posture is necessary, it can be dealt with by shortening the length of the
In this case, the
以下、本発明による超音波探傷装置を使用したレール点検作業手順を説明する。 The rail inspection procedure using the ultrasonic flaw detector according to the present invention will be described below.
本発明による超音波探傷装置の電源スイッチ13をONすると、自動的に前回設定したレールパラメータによる測定モードで探傷動作がスタートする。
前回と異なるレールを測定する場合や、レール種類を確認したい場合は、モードスイッチ17を押すと、レール選択モードに移行し、現在選択されているレールの種類が表示される。
このモードでは選択スイッチ18を押す度に表示されたレール種類が順次変化するので、検査しようとするレールを表示した状態で、再びモードスイッチ17を押せば、そのレールパラメータがEE−PROM38に記憶された後、自動的にそのレールパラメータによる測定動作がスタートする。
本装置では被測定レールを選択する以外にパラメータ等を設定する必要は全くない。
When the
When measuring a rail different from the previous time or when checking the rail type, when the
In this mode, each time the
In this apparatus, it is not necessary to set parameters other than selecting the rail to be measured.
保持具先端のホルダー3を2個のレールガイド2がレールの両側面を跨ぐようにレール50上に乗せて軽く回転させると、レールガイド2の先端凸部がそれぞれレール50頭部の下側両側面に当たることにより、レール50頭頂部にメタルフローや欠けが有っても、探触子1は自動的にレール頭部の中心位置に位置決めされ、その直下にあるレール腹部からレール底面までが探触子1の探傷視野に入る。
そのままポンプ14を作動すると自動的に探触子1の先端に接触媒質が供給されてレール表面と探触子の隙間を満たし、探触子と被測定レール間の音響的結合が密に行われる。
When the
When the
測定モードでは、常に一定時間毎にパルス送受信が行われているので、探触子1と被測定レール50間の音響的結合が成立すると、すぐに測定が自動的に行われ、表示器16に測定距離が表示され、音響(請求項1)および振動(請求項2)による判定結果の報知が行われる。
従って作業者は、音響または振動だけで簡単に測定結果の正常/異常を判断する事ができる。
In the measurement mode, since pulse transmission / reception is always performed at regular time intervals, when acoustic coupling between the
Therefore, the operator can easily determine the normality / abnormality of the measurement result only by sound or vibration.
1度登録されたレールパラメータは電源を切っても保存され、次回からは電源ON時に自動的に呼び出されて探傷動作がスタートするので、前回と同じレールを続けて検査する場合は、電源スイッチをONするだけで、それ以外の設定操作は全く必要としない。 Once registered, the rail parameters are saved even when the power is turned off. From the next time, when the power is turned on, the rail parameters will be automatically called and the flaw detection operation will start. Just turning it on, no other setting operations are required.
1 探触子
2 レールガイド
3 ホルダー
4 リング
5 タンク
6 キャップ
7 出力パイプ
8、9 出力チューブ
10 加圧チューブ
11 保持具
12 測定部本体
13 電源スイッチ
14 ポンプ
15 取っ手
16 表示器
17 モードスイッチ
18 選択スイッチ
19 ブザー
20 操作部
21 振動モータ
22 接続用パイプ
23 流路
24 コイルバネ
25 押さえ板
26 分岐管
27 固定金具
30 パルス駆動回路
31 増幅回路
32 コンパレータ
33 クロック発振器
34 ゲート回路
35 カウンタ
36 ROM
37 RAM
38 EE−PROM
39 D−A変換器
40 CPU
41 電池
42 電源回路
43 接触媒質
50 被測定レール
51 メタルフローによるレールの突起
52 レールの欠け
S1〜S17 フローチャートのステップ
W1 レールガイド間隔
1 Probe
2 Rail guide
3 Holder
4 rings
5 tanks
6 Cap
7 Output pipe
8,9 Output tube
10 Pressurized tube
11 Holder
12 Measuring body
13 Power switch
14 Pump
15 Handle
16 Display
17 Mode switch
18 Selection switch
19 Buzzer
20 Operation unit
21 Vibration motor
22 Connection pipe
23 Flow path
24 Coil spring
25 Presser plate
26 Branch pipe
27 Fixing bracket
30 Pulse drive circuit
31 Amplifier circuit
32 Comparator
33 Clock oscillator
34 Gate circuit
35 counter
36 ROM
37 RAM
38 EE-PROM
39 DA converter
40 CPU
41 battery
42 Power supply circuit
43 Contact medium
50 Rail to be measured
51 Rail protrusion by metal flow
52 Missing rail
S1 to S17 flowchart steps
W1 Rail guide spacing
Claims (3)
2. The rail ultrasonic flaw detector according to claim 1, wherein the alarm generating means for generating the alarm is a vibration generating means for generating vibration, and the vibration generating means is notified by at least three different vibrations corresponding to the determination result. An ultrasonic flaw detector for rails, characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005287341A JP2007101192A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Flaw detector of rail |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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