配管検査装置
【課題】探傷精度を向上させることができる配管検査装置を提供する。
【解決手段】分岐管２の外周側に取付けられたガイドレール５と、ガイドレール５の外周面を走行する走行輪４３，４６ａ，４６ｂ及び内周面を走行する二対のガイドローラ５０Ａ〜５０Ｄを有し、ガイドレール５に対し第１フレーム６を移動させる周方向移動機構７と、第１フレーム６に対し第２フレーム８を移動させる軸方向移動機構９と、第２フレーム８に対し超音波探触子４を移動させる半径方向移動機構１１とを備える。ガイドレール５は、楕円形状の溶接線３ａに相似となる軌道を有する。そして、第１フレーム６に対するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂの位置を移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄ（超音波発信方向線Ａ２）に対して線対称となるように構成し、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引っ張る引張りばね５３Ａ，５３Ｂを設ける。
【解決手段】分岐管２の外周側に取付けられたガイドレール５と、ガイドレール５の外周面を走行する走行輪４３，４６ａ，４６ｂ及び内周面を走行する二対のガイドローラ５０Ａ〜５０Ｄを有し、ガイドレール５に対し第１フレーム６を移動させる周方向移動機構７と、第１フレーム６に対し第２フレーム８を移動させる軸方向移動機構９と、第２フレーム８に対し超音波探触子４を移動させる半径方向移動機構１１とを備える。ガイドレール５は、楕円形状の溶接線３ａに相似となる軌道を有する。そして、第１フレーム６に対するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂの位置を移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄ（超音波発信方向線Ａ２）に対して線対称となるように構成し、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引っ張る引張りばね５３Ａ，５３Ｂを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子を用いて配管の溶接部を探傷検査する配管検査装置に係わり、特に、母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように母管の外周部に分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部を検査対象とした配管検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば沸騰水型原子力発電プラントの一次再循環系配管の管台部等においては、図１７で示すように、母管１より分岐管２の径寸法が小さく、母管１と分岐管２がほぼ直交するように、母管１の外周部に分岐管２の端部が突合せ溶接された溶接部３（但し、図１７では溶接線３ａで示す）が存在する。従来、このような溶接部３を探傷検査する前に、溶接部３の中心線である溶接線３ａを特定する配管検査支援装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この配管検査支援装置は、分岐管の外周側に取付けられ分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、このガイドレールに対し周回可能に、すなわち分岐管の周方向に移動可能に取付けられた探触子旋回装置と、ガイドレールに対し探触子旋回装置を分岐管の周方向に移動させる旋回駆動装置と、探触子旋回装置に固定され分岐管の軸方向（例えば上下方向）に延在する第１支持アームと、この第１支持アームに対しスライド可能に、すなわち分岐管の軸方向に移動可能に取付けられた探触子移動装置と、第１支持アームに対し探触子移動装置を分岐管の軸方向に移動させる上下駆動装置と、探触子移動装置に対しスライド可能に、すなわち分岐管の半径方向（例えば水平方向）に移動可能に取付けられた第２支持アームと、この第２支持アームに球面軸受を介して設けられた超音波探触子（例えば垂直探触子）と、探触子移動装置に対し第２支持アーム及び超音波探触子を分岐管の半径方向に移動させる水平駆動装置とを備えている。そして、旋回駆動装置、上下駆動装置、及び水平駆動装置の駆動によって、超音波探触子を分岐管の周方向、軸方向、及び半径方向に移動可能としている。
【０００４】
また、配管検査支援装置は、入力装置で指示された超音波探触子の位置に基づき、旋回駆動装置、上下駆動装置、及び水平駆動装置を駆動制御する制御装置と、超音波探触子に超音波を送信させる励起指令を出力するとともに、超音波探触子で受信した超音波の反射信号を処理する超音波信号処理装置（溶接線特定装置）とを備えている。そして、例えば作業員が入力装置で超音波探触子の位置及び超音波送信開始を指示すると、超音波探触子が入力装置で指示された位置に移動し、その後、分岐管の半径方向に移動（走査）するとともに、溶接部３等に向かって超音波を送信し、その反射信号を受信する。そして、超音波信号処理装置は、超音波探触子で受信した超音波の反射信号に基づき、溶接部３の中心位置（詳細には、分岐管２の半径方向における中心位置）を特定し、少なくとも２箇所（例えば方位角θ＝０°，９０°）の中心位置から溶接線３ａの楕円形状及び位置を特定し、この特定した溶接線３ａの位置情報を表示装置に表示させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３８９７９号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、配管検査支援装置で溶接線３ａを特定した後、作業員が超音波探触子を手で持って走査して、溶接部３を探傷検査している。そこで、この溶接部３の探傷検査においても、配管検査支援装置と同様の構成を用いて超音波探触子を自動的に走査したいという要望がある。しかしながら、この場合には、以下のような課題が存在する。
【０００７】
上記ガイドレールは、特許文献１の図７（Ｂ）等で示されるように、ほぼ真円形状の軌道を有している。そのため、図１８で示すように、分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、超音波探触子（例えば斜角探触子）４は、分岐管２の軸心Ｏに向かう方向に超音波を発信しており、その超音波発信方向線Ａ１が方位角（詳細には、分岐管２の軸心Ｏを中心とし図１８中反時計回りに進む角度であって、母管１の軸心線位置を０°，１８０°とするもの）の方向線Ｂと重なる。一方、溶接線３ａは、分岐管２の軸方向から見た場合に、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状である。したがって、０°，９０°，１８０°，２７０°以外の方位角θでの超音波発信方向線Ａ１は、楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線３ａにおける所定の位置を接点とした接線に対し、前記所定の位置を交点とした垂直線）Ｃとの間に角度差Δθが生じ、その角度差Δθも方位角θに応じて変動する。
【０００８】
ここで、社団法人日本電気協会の原子力規格委員会が定めている規格ＪＥＡＣ４２０７−２００８では、超音波探触子の超音波発信方向を溶接線に対して直角方向とすることが提唱されている。その理由は、溶接部３にひび等が生じた場合に、ひびは溶接線３ａに沿うような形状で生じやすく、超音波探触子４の超音波発信方向を溶接線３ａに対して直角方向とすれば探傷精度が向上するからである。そのため、方位角θに応じて、超音波探触子４の超音波発信方向線を楕円形状の溶接線３に対する直角方向線Ｃに近づけ、探傷精度を向上させることが課題となる。
【０００９】
本発明の第１の目的は、探傷精度を向上させることができる配管検査装置を提供することにある。
【００１０】
また、図１９（Ａ）で示すように、方位角θ＝０°（及びθ＝１８０°）の断面では、母管１の表面が分岐管２の軸方向に対し垂直な直線状線に延在する。一方、図１９（Ｂ）で示すように、方位角θ＝９０°（及びθ＝２７０°）の断面では、母管１の表面が真円弧状に延在する。また、図示しないが、０°＜θ＜９０°の範囲、９０°＜θ＜１８０°の範囲、１８０°＜θ＜２７０°の範囲、及び２７０°＜θ＜３６０°の範囲の断面では、母管１の表面が楕円弧状に延在し、その楕円弧の扁平率は方位角θに応じて変動する。このようにして、方位角θに応じて母管１の表面形状すなわち走査面形状が変化する。
【００１１】
しかし、上記特許文献１では、第１支持アームと第２支持アームとの間の角度が９０°程度に固定されており、超音波探触子を分岐管の半径方向に走査するときの走査角度が固定されている。そのため、方位角θに応じて超音波探触子を母管１の表面に位置決めすることが困難であり、走査性能の点で課題となる。
【００１２】
本発明の第２の目的は、走査性能を向上させることができる配管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】
【００１３】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように前記母管の外周部に前記分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部であって、前記分岐管の軸方向から見た場合にその溶接線が楕円形状となる溶接部を検査対象とし、前記分岐管の外周側に取付けられ、前記分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、前記ガイドレールと第１フレームとの間で介在し、かつ、前記ガイドレールの外周面を走行する少なくとも１つの走行輪、及び前記走行輪に対し前記ガイドレールの周方向の一方側及び反対側に配置されて前記ガイドレールの内周面を走行する対のガイドローラを有し、前記ガイドレールに対し前記第１フレームを前記分岐管の周方向に移動させる周方向移動機構と、前記第１フレームと第２フレームとの間で介在し、前記第１フレームに対し前記第２フレームを前記分岐管の軸方向に移動させる軸方向移動機構と、前記第２フレームと超音波探触子との間で介在し、前記第２フレームに対し前記超音波探触子を前記分岐管の略半径方向に移動させる半径方向移動機構とを備えた配管検査装置であって、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記超音波探触子の超音波発信方向線が、前記楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対する前記超音波入射位置を交点とした垂直線とほぼ重なるように、前記第1フレームの移動位置に応じて前記第１フレームの前記ガイドレールに対する姿勢角を自動調整する姿勢角調整手段を有する。
【００１４】
このような本発明においては、姿勢角調整手段によって、第１フレームの移動位置（方位角）に応じて、第１フレームのガイドレールに対する姿勢角を自動調整する。これにより、分岐管の軸方向から見た場合に、超音波探触子の超音波発信方向線を、楕円形状の溶接線に対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対し、超音波入射位置を交点とした垂直線）とほぼ重ねるようになっている。したがって、探傷精度を向上させることができる。
【００１５】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ガイドレールは、前記楕円形状の溶接線に対して相似形となる軌道を有し、前記走行輪は、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記ガイドレールの外周面における前記走行輪の当接点と前記走行輪の回転中心点とを結ぶ基準線が、前記超音波探触子の超音波発信方向線と重なるように、前記第１フレームに取付けられており、前記姿勢角調整手段は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラのそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が前記基準線に対して線対称となるように構成した対のローラ移動機構と、先端側が前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれに接続され起端側が第１フレームに回転可能に支持され、前記対のガイドローラを前記分岐管の略半径方向外側に引張る対の引張りばねとを有し、前記対の引張りばねは、それらの起端側の回転中心位置が前記基準線に対して線対称となるように配置される。
【００１６】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に回動させる対のアームを有する。
【００１７】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向にスライドさせる対のスライダを有する。
【００１８】
（５）上記（１）〜（４）において、上記第２の目的を達成するために、好ましくは、前記第２フレームに対し前記半径方向移動機構を前記分岐管の軸方向に回動させる回転機構を備える。
【００１９】
このような本発明においては、回転機構によって第２フレームに対し半径方向移動機構を分岐管の軸方向に回動させ、超音波探触子を分岐管の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を調整することができる。したがって、方位角に応じて超音波探触子を母管の表面に位置決めすることができ、走査性能を向上させることができる。
【００２０】
（６）上記（５）において、好ましくは、制御テーブルとして、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置毎に、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶された制御テーブルに基づき前記周方向移動機構、前記回転機構、前記軸方向移動機構、及び前記半径方向移動機構を制御する探触子移動制御手段とを有する。
【００２１】
（７）上記（６）において、好ましくは、前記周方向移動機構の移動量ピッチに基づき、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置を演算する周方向移動位置演算手段と、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記超音波発信方向調整手段で自動調整される前記第１フレームの姿勢角を演算する姿勢角演算手段と、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記姿勢角演算手段で演算された前記第１フレームの姿勢角並びに予め記憶された前記母管、前記分岐管、及び前記溶接部の構造データに基づき配管の断面形状を演算し、この配管の断面形状に基づき、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を演算する回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段とをさらに有し、前記記憶手段は、制御テーブルとして、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段で演算された前記半径方向移動機構の回動角、前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記超音波探触子の走査範囲を記憶する。
【００２２】
（８）上記（６）又は（７）において、好ましくは、前記ガイドレールの所定の周方向位置にはスリットが形成されており、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置の原点として、前記ガイドレールのスリットの位置を検出する原点位置検出器を前記第１フレームに設ける。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、探傷精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の配管検査装置の一実施形態の全体構成を検査対象である溶接部と共に表す側面図である。
【図２】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す部分拡大側面図である。
【図３】図１中矢視断面III−IIIにおける断面図であり、軸方向移動機構等の詳細構造を表す。
【図４】図３中矢視断面IV−IVにおける断面図であり、半径方向移動機構及び回転機構の詳細構造を表す。
【図５】図４中矢視断面Ｖ−Ｖにおける断面図であり、半径方向移動機構の詳細構造を表す。
【図６】図２中矢視断面VI−VIにおける断面図であり、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表し、第１フレームが方位角θ＝０°に位置する場合を示す。
【図７】図６中矢視断面VII−VIIにおける断面図であり、ガイドレールのスリット及び近接センサを表す。
【図８】本発明の配管検査装置の一実施形態における周方向移動機構の作用を説明するための図であり、第１フレームが方位角θ＝５０°に位置する場合を示す。
【図９】本発明の配管検査装置の一実施形態における制御系の機能的構成を表すブロック図である。
【図１０】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラの制御テーブル作成の処理内容を表すフローチャートである。
【図１１】本発明の配管検査装置の一実施形態における配管の走査方向断面を半径方向移動機構と共に表す図であり、第１フレームが方位角θｉ＝９０°に位置する場合を示す。
【図１２】本発明の配管検査装置の一実施形態の動作状態を配管の走査方向断面と共に表す図であり、第１フレームが方位角θ０＝０°に位置する場合及び方位角θｉ＝９０°に位置する場合を示す。
【図１３】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラで記憶された制御テーブルを一例として表す図である。
【図１４】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラの探傷制御の処理内容を表すフローチャートである。
【図１５】本発明の配管検査装置の他の実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す側面図である。
【図１６】図１５中矢視断面XVI−XVIにおける断面図であり、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表し、第１フレームが方位角θ＝０°に位置する場合を示す。
【図１７】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部を表す側面図である。
【図１８】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部を分岐管の軸方向から見た平面図である。
【図１９】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部の断面図であり、方位角θ＝０°の断面及び方位角θ＝９０°の断面をそれぞれ表す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の配管検査装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本発明の配管検査装置の一実施形態の全体構成を、検査対象である溶接部３と共に表す側面図である。図２は、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す部分拡大側面図である。図３は、図１中矢視断面III−IIIにおける断面図で、軸方向移動機構等の詳細構造を表す。図４は、図３中矢視断面IV−IVにおける断面図で、半径方向移動機構及び回転機構の詳細構造を表す。図５は、図４中矢視断面Ｖ−Ｖにおける断面図で、半径方向移動機構の詳細構造を表す（なお、便宜上、回転機構等の図示を省略している）。
【００２７】
配管検査装置は、超音波探触子４を用いて上述した溶接部３を探傷検査するためのものである。この配管検査装置は、図１等で示すように、分岐管２の外周側に取付けられ分岐管２の周方向に延在する環状のガイドレール５と、このガイドレール５と第１フレーム６との間で介在し、ガイドレール５に対し第１フレーム６を分岐管２の周方向に移動させる周方向移動機構７と、第１フレーム６と第２フレーム８との間で介在し、第１フレーム６に対し第２フレーム８を分岐管２の軸方向（図１中上下方向）に移動させる軸方向移動機構９と、第２フレーム８と超音波探触子４との間で介在し、第２フレーム８に対し超音波探触子４を分岐管２の略半径方向（図１中左右方向）に移動させる半径方向移動機構１０と、第２フレーム８に対し半径方向移動機構１０を分岐管２の軸方向に回動させる回転機構１１とを備えている。そして、周方向移動機構７、軸方向移動機構９、及び半径方向移動機構１０の駆動によって、超音波探触子４を分岐管２の周方向、軸方向、及び略半径方向に移動可能としている。また、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を、回転機構１１の駆動によって可変とするようになっている。
【００２８】
第１フレーム６は、図１〜図３で示すように、ガイドレール５の一端面側（図中上側）に配置された第１ベースプレート１２と、この第１ベースプレート１２に固定された第１補助プレート１３と、この第１補助プレート１３に固定された第２補助プレート１４と、ガイドレール５の他端面側（図中下側）に配置された第２ベースプレート１５とで構成されている。第２ベースプレート１５と第１補助プレート１３は、図３で示すように、軸受（図示せず）を介し軸方向移動機構９のボールねじ１６を回転可能に支持している。このような構造により、第２ベースプレート１５は第１補助プレート１３等と一体的に構成されている。
【００２９】
軸方向移動機構９は、図３で示すように、分岐管２の軸方向（図中上下方向）に延在するボールねじ１６と、第２補助プレート１４に固定され、出力軸が継手１７を介しボールねじ１６に接続された軸方向駆動用モータ１８とを有している。軸方向駆動用モータ１８には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ１９が設けられている。
【００３０】
第２フレーム８は、図３等で示すように、ボールねじ１６が螺合するナット２０ａを有し、ボールねじ１６の回転に伴ってボールねじ１６の延在方向に移動する移動プレート２０と、門型プレート２１と、それら移動プレート２０と門型プレート２１との間で連結された一対のスライドシャフト２２Ａ，２２Ｂと、門型プレート２１に２つの連結ねじ２３を用いて固定されたボックス２４とで構成されている。スライドシャフト２２Ａ，２２Ｂは、第２ベースプレート１５に設けられたスリーブ２５Ａ，２５Ｂに挿通しており、これによって第２フレーム８の移動方向が案内されるようになっている。そして、軸方向駆動用モータ１８の駆動によってボールねじ１６が回転すると、第２フレーム８がボールねじ１６の延在方向（すなわち、分岐管２の軸方向）に移動するようになっている。
【００３１】
半径方向移動機構１０は、図４等で示すように、分岐管２の略半径方向（図４中左右方向）に延在するフレーム枠２６と、このフレーム枠２６に軸受（図示せず）を介し回転可能に支持され、分岐管２の略半径方向に延在するボールねじ２７と、フレーム枠２６に固定され、分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライドシャフト２８Ａ，２８Ｂと、ボールねじ２７が螺合したねじ穴及びスライドシャフト２８Ａ，２８Ｂが挿通した挿通穴を有し、ボールねじ２７の回転に伴ってボールねじ２７等の延在方向に移動する移動台座２９と、フレーム枠２６に固定され、出力軸が一組のかさ歯車３０Ａ，３０Ｂ（図５参照）を介しボールねじ２７に接続された半径方向移動用モータ３１とを有している。そして、半径方向駆動用モータ３１の駆動によってボールねじ２７が回転すると、移動台座２９がボールねじ２７等の延在方向（すなわち、分岐管２の略半径方向）に移動するようになっている。なお、半径方向駆動用モータ３１には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ３２が設けられている。
【００３２】
図３及び図５等で示すように、移動台座２９には、ボールねじ２７と直交する方向に延在する一対の支持シャフト３３Ａ，３３Ｂが挿通されており、これら支持シャフト３３Ａ，３３Ｂの先端部に２軸ジンバル３４を介して超音波探触子４が取付けられている。また、支持シャフト３３Ａ，３３Ｂには圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂが取付けられており、これら圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂの付勢力によって超音波探触子４が母管１側（図３及び図５中下側）に押付けられるようになっている。２軸ジンバル３４は、この種のものとして公知のものであり、分岐管２の周方向（図４中上下方向）及び略半径方向（図４中左右方向）に揺動可能とし、超音波探触子４を母管２の表面形状にある程度追従させるようになっている。
【００３３】
超音波探触子４は、例えば斜角探触子であり、母管１側（図１中下側）に向けて且つ分岐管２の略半径方向内側（図１及び図４中左側）に向けて超音波を発信するとともに、その反射信号を受信するようになっている。この超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２は、図４で示すように分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線（言い換えれば、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に走査するときの走査方向線）と重なるようになっている。
【００３４】
図３及び図４で示すように、半径方向移動機構１０のフレーム枠２６の幅方向両外側（図３中右側及び左側、図４中下側及び上側）には、互いに同軸となる回転シャフト３６及び補助シャフト３７が設けられている。第２フレーム８の門型プレート４８には、フレーム枠２６の回転シャフト３６及び補助シャフト３７を回転可能に支持する軸受３８Ａ，３８Ｂが設けられている。これにより、半径方向移動機構１０は、第２フレーム８に対し分岐管２の軸方向に回動可能としている。
【００３５】
回転機構１１は、図３及び図４で示すように、第２フレーム８のボックス２４内に収納されている。この回転機構１１は、フレーム枠２６の回転シャフト３６の先端部に固定されたウォームホイール３９と、このウォームホイール３９と噛合いながら回転するウォーム４０と、このウォーム４０が出力軸に取付けられた回転駆動用モータ４１とを有している。そして、回転駆動用モータ４１の駆動によってフレーム枠２６の回転シャフト３６が駆動回転し、これに伴い補助シャフト３７が従動回転する。これにより、第２フレーム８に対して半径方向移動機構１０が分岐管２の軸方向に回動するようになっている。なお、回転駆動用モータ４１には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ４２が設けられている。
【００３６】
次に、本実施形態の要部であるガイドレール５及び周方向移動機構７の詳細を、図６、図７、及び前述の図２により説明する。図６は、図２中矢視断面VI−VIにおける断面図であり、図７は、図６中矢視断面VII−VIIにおける断面図である。
【００３７】
ガイドレール５は、図６（及び後述する図８）で部分的に示すが、分岐管２の軸方向から見た場合に楕円形状となる溶接線３ａ（詳細には、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状の溶接線）に対して相似形となる軌道を有しており、分岐管２に同心円状に取付けられている。また、図２で示すように、ガイドレール５の外周面の幅方向中央部には、全周にわたってラック５ａが設けられている。
【００３８】
周方向移動機構７は、図２で示すように、ガイドレール５のラック５ａと噛合ってガイドレール５の外周面を走行する駆動走行輪４３と、第１フレーム６の第１ベースプレート１２に軸受（図示せず）を介し回転可能に支持され、駆動走行輪４３の回転中心を貫通して連結した回転シャフト４４と、この回転シャフト４４における駆動走行輪４３より軸方向一方側（図２中上側）に配置され、かつ回転シャフト４４に軸受４５Ａ，４５Ｂを介して回転可能に支持されて、ガイドレール５の外周面（詳細には、図２中ラック５ａより上側部分）を走行する従動走行輪４６Ａと、回転シャフト４４における駆動走行輪４３より軸方向他方側（図２中上側）に配置され、かつ回転シャフト４４に軸受４５Ｃ，４５Ｄを介して回転可能に支持されて、ガイドレール５の外周面（詳細には、図２中ラック５ａより下側部分）を走行する従動走行輪４６Ｂと、第１フレーム６の第１補助プレート１３に固定され、出力軸が継手４７を介し回転シャフト４４に接続された周方向駆動用モータ４８とを有している。そして、周方向駆動用モータ４８の駆動によって回転シャフト４４が回転すると、駆動走行輪４３が駆動回転するとともに従動走行輪４６Ａ，４６Ｂが従動回転してガイドレール５の外周面を走行し、第１フレーム６が分岐管２の周方向に移動するようになっている。なお、周方向駆動用モータ４８には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ４９が設けられている。
【００３９】
また、図６で示すように分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、ガイドレール５の外周面における走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの当接点と走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの回転中心点（言い換えれば、回転シャフト４４の軸中心点）とを結ぶ基準線Ｄは、上述した超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２（図４参照）と重なるようになっている。
【００４０】
また、周方向移動機構７は、図２及び図６で示すように、ガイドレール５の一端面側（図２中上側）に配置され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側（図６中下側）及び反対側（図６中上側）に配置されて、ガイドレール５の内周面を走行する一対のガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと、これらガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを回転可能に支持する可動ピン５１Ａ，５１Ｂと、第１ベースプレート１２に対する可動ピン５１Ａ，５１Ｂのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動させる一対のアーム５２Ａ，５２Ｂと、可動ピン５１Ａ，５１Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ａ，５３Ｂとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００４１】
アーム５２Ａは、起端側が第１ベースプレート１２に軸受５４Ａを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ａが固定されている。同様に、アーム５２Ｂは、起端側が第１ベースプレート１２に軸受５４Ｂを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｂが固定されている。これにより、第１フレーム６に対する可動ピン５１Ａ，５１Ｂ（言い換えれば、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂ）のそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動可能としている。なお、アーム５２Ａ，５２Ｂは、長さ寸法（詳細には、起端側の軸受の軸心位置から先端側の可動ピンの軸心位置までの長さ）が互いに同じであり、それらの回転中心位置及び回転範囲が上述した基準線Ｄに対して線対称となるように設けられている。すなわち、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂのそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００４２】
引張りばね５３Ａは、起端側が第１ベースプレート１２に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ａに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｂは、起端側が第１ベースプレート１２に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｂに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ａ，５３Ｂは、仕様（詳細には、自由長さ及びばね定数等）が互いに同じであり、それらの起端側の回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００４３】
また、周方向移動機構７は、図２で示すように、ガイドレール５の他端面側（図２中下側）に配置され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側に配置されて、ガイドレール５の内周面を走行する一対のガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ（但し、図２中５０Ｃのみ示す）と、これらガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを回転可能に支持する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄ（但し、図２中５１Ｃのみ示す）と、第２ベースプレート１５に対する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動させる一対のアーム５２Ｃ，５２Ｄ（但し、図２中５２Ｃのみ示す）と、可動ピン５１Ｃ，５１Ｄを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ｃ，５３Ｄとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００４４】
アーム５２Ｃは、起端側が第２ベースプレート１５に軸受５４Ｃを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｃが固定されている。同様に、アーム５２Ｄは、図示しないものの、起端側が第２ベースプレート１５に軸受５４Ｄを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｄが固定されている。これにより、第１フレーム６に対する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄ（言い換えれば、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ）のそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動可能としている。なお、アーム５２Ｃ，５２Ｄは、アーム５２Ａ，５２Ｂと同様、長さ寸法（詳細には、起端側の軸受の軸心位置から先端側の可動ピンの軸心位置までの長さ）が互いに同じであり、それらの回転中心位置及び回転範囲が上述した基準線Ｄに対して線対称となるように設けられている。すなわち、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄのそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００４５】
引張りばね５３Ｃは、起端側が第２ベースプレート１５に固定ピン５５Ｃを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｃに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｄは、図示しないものの、起端側が第２ベースプレート１５に固定ピン５５Ｄを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｄに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ｃ，５３Ｄは、引張りばね５３Ａ，５３Ｂと同様、仕様（詳細には、自由長さ及びばね定数等）が互いに同じであり、それらの起端側の回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００４６】
そして、引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと従動走行輪４６Ａの３点支持、並びに引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄと従動走行輪４６Ｂの３点支持により、ガイドレール５の周方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００４７】
また、周方向移動機構７は、第１ベースプレート１２に回転可能に支持され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側にそれぞれ配置されて、ガイドレール５の一端面を走行する一対の従輪５６Ａ，５６Ｂと、第２ベースプレート１５に回転可能に支持され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側にそれぞれ配置されて、ガイドレール５の他端面を走行する一対の従輪５６Ｃ，５６Ｄとを有している。そして、従輪５６Ａ．５６Ｂと従輪５６Ｃ，５６Ｄにより、ガイドレール５の軸方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００４８】
なお、図７で示すように、ガイドレール５における方位角θ＝０°の位置にはスリット５ｂが形成されており、このスリット５ｂを検出するための近接センサ５７が第１ベースプレート１２に設けられている。
【００４９】
ところで、溶接線３ａは、上述したように、分岐管２の軸方向から見た場合に、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状である。そのため、θ＝０°，９０°，１８０°，２７０°以外の方位角では、方位角方向線Ｂと楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線３ａにおける所定の位置を接点とした接線に対し、前記所定の位置を交点とした垂直線）Ｃとの間で角度差が生じ、その角度差も方位角θに応じて変動する。そこで、上述した周方向移動機構７は、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるように、第1フレーム６の移動位置（方位角θ）に応じて第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐを自動調整するようになっている。その詳細を、図８を用いて説明する。
【００５０】
例えば図８で示すように第１フレーム６（詳細には、ガイドレール５の外周面における走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの当接点の位置）が方位角θ＝５０°に位置する場合、走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対するガイドレール５の周方向の一方側と反対側とでは曲率が異なり、方位角方向線Ｂに対するガイドローラ５０Ａとガイドローラ５０Ｂの位置関係及びガイドローラ５０Ｃとガイドローラ５０Ｄの位置関係は、線対称とならない。このとき、ガイドレール５の外周面における従動走行輪４６Ａの当接点を支点とし、固定ピン５５Ａに作用する引張りばね５３Ａの引張り力Ｆ１によって図中右回りの回転モーメントＭ１（下記の式（１）参照）が生じ、また固定ピン５５Ｂに作用する引張りばね５３Ｂの引張り力Ｆ２によって図中左回りの回転モーメントＭ２（下記の式（２）参照）が生じる。
【００５１】
Ｍ１＝Ｆ１’×Ｌ＝Ｆ１×sin α１×Ｌ ・・・（１）
Ｍ２＝Ｆ２’×Ｌ＝Ｆ２×sin α２×Ｌ ・・・（２）
Ｆ１’：固定ピン５５Ａに作用するモーメント荷重
Ｆ２’：固定ピン５５Ｂに作用するモーメント荷重
Ｌ：分岐管２の半径方向断面に射影した場合のガイドレール５における従輪４６Ａの当接点と固定ピン５５Ａ又は５５Ｂの軸中心点との距離
α１：引張りばね５３Ａの回転角
α２：引張りばね５３Ｂの回転角
同様に、図示しないが、ガイドレール５の外周面における従動走行輪４６Ｂの当接点を支点とし、固定ピン５５Ｃに作用する引張りばね５３Ｃの引張り力Ｆ３によって右回りの回転モーメントＭ３（下記の式（３）参照）が生じ、また固定ピン５５Ｄに作用する引張りばね５３Ｄの引張り力Ｆ４によって左回りの回転モーメントＭ４（下記の式（４）参照）が生じる。
【００５２】
Ｍ３＝Ｆ３’×Ｌ＝Ｆ３×sin α３×Ｌ ・・・（３）
Ｍ４＝Ｆ４’×Ｌ＝Ｆ４×sin α４×Ｌ ・・・（４）
Ｆ３’：固定ピン５５Cに作用するモーメント荷重
Ｆ４’：固定ピン５５Dに作用するモーメント荷重
Ｌ：分岐管２の半径方向断面に射影した場合のガイドレール５における従輪４６Bの当接点と固定ピン５５C又は５５Dの軸中心点との距離
α３：引張りばね５３Cの回転角
α４：引張りばね５３Dの回転角
そして、ガイドローラ５０Ａとガイドローラ５０Ｂの位置関係が方位角方向線Ｂに対して線対称ではないから、引張りばね５３Ａと引張りばね５３Ｂは互いに伸縮長さが異なって引張り力Ｆ１，Ｆ２が異なるとともに回転角α１，α２も異なるようになる。同様に、ガイドローラ５０Ｃとガイドローラ５０Ｄの位置関係が方位角方向線Ｂに対して線対称ではないから、引張りばね５３Ｃと引張りばね５３Ｄは互いに伸縮長さが異なって引張り力Ｆ３，Ｆ４が異なるとともに回転角α３，α４も異なるようになる。そのため、回転モーメントＭ１と回転モーメントＭ２のつり合い、並びに回転モーメントＭ３と回転モーメントＭ４のつり合いがとれるようになるまで、ガイドレール５に対する第１フレーム６の姿勢角θｐが変わる。その結果、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるようになっている。
【００５３】
以上のように、本実施形態においては、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけることができ、探傷精度を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、回転機構１１によって第２フレーム８に対し半径方向移動機構１１を分岐管２の軸方向に回動させ、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を調整することができる。したがって、方位角θに応じて超音波探触子４を母管１の表面に位置決めすることができ、走査性能を向上させることができる。
【００５５】
次に、本実施形態の配管検査装置の制御系について説明する。図９は、制御系の機能的構成を表すブロック図である。
【００５６】
図９及び前述の図１で示すように、配管検査装置の制御系は、上述したモータ１８，３１，４１，４８を駆動制御する移動制御器６０と、超音波探触子４に配線接続された超音波探傷器６１と、これら移動制御器６０及び超音波探傷器６１に配線接続されたコントローラ６２とで構成されている。
【００５７】
移動制御器６０は、周方向移動機構７のエンコーダ４９からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて周方向駆動用モータ４８を駆動制御する周方向駆動用アンプ６３と、回転駆動機構１１のエンコーダ４２からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて回転駆動用モータ４１を駆動制御する回転駆動用アンプ６４と、軸方向移動機構９のエンコーダ１９からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて軸方向駆動用モータ１８を駆動制御する軸方向駆動用アンプ６５と、半径方向移動機構１０のエンコーダ３２からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて半径方向駆動用モータ３１を駆動制御する半径方向駆動用アンプ６６とを有している。なお、周方向駆動用アンプ６３には、近接センサ５７からの検出信号も入力されるようになっている。
【００５８】
超音波探傷器６１は、詳細を図示しないが、パルス電圧発生部及び受信アンプを有している。超音波探傷器６１のパルス電圧発生部は、コントローラ６２からの指令信号に応じて超音波探触子４にパルス信号を出力し、超音波探触子４は、これに応じて超音波を発信するようになっている。また、超音波探傷器６１の受信アンプは、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２に出力するようになっている。
【００５９】
コントローラ６２は、母管１、分岐管２、及び溶接部３の構造データを予め記憶するとともに、探傷条件を設定する探傷条件設定部６７と、前述した構造データ及び探傷条件に基づき各制御パラメータを演算して制御テーブルを作成する制御テーブル演算部６８と、この制御テーブル演算部６８で作成された制御テーブルを記憶する制御テーブル記憶部６９と、この制御テーブル記憶部６９で記憶された制御テーブルに基づき指令信号を生成して移動制御器６０及び超音波探傷器６１に出力する制御指令部７０と、超音波探傷器６１から入力した超音波反射信号を処理し、探傷データとして収録するデータ収録部７１とを有している。なお、コントローラ６２の制御指令部７０には、エンコーダ１９，３２，４２，４９からの検出信号が入力されるようになっている。
【００６０】
コントローラ６２の制御テーブル作成機能における制御手順を図１０により説明する。図１０は、コントローラ６２の制御テーブル作成の処理内容を表すフローチャートである。
【００６１】
この図１０において、まずステップ１００において、コントローラ６２の探傷条件設定部６７は、周方向移動機構７の移動量ピッチ（以降、周方向移動量ピッチと称す）Δｌを設定する。そして、ステップ１１０に進み、コントローラ６２の制御テーブル演算部６８は、探傷条件設定部６７で設定された周方向移動量ピッチΔｌに基づき、周方向移動機構７による第１フレーム６の移動位置（方位角）θｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、θ０＝０°，θｎ≒３６０°）。その後、ステップ１２０に進み、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）（詳細には、例えば楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃの角度）を演算し、さらに、ステップ１３０に進み、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐｉ及び探傷条件設定部６７で予め記憶された構造データに基づき、超音波探触子４の走査方向における配管の断面形状及び溶接部３の中心位置を演算する。具体例として、第１フレーム６が移動位置θｉ＝９０°に位置する場合の配管の断面形状を、図１１及び図１２（Ｂ）に示す。
【００６２】
そして、ステップ１４０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、上述のステップ１３０で得られた配管の断面形状及び溶接部３の中心位置に基づき、超音波が溶接部３（詳細には、溶接金属、及び溶接金属と母材との境界から母材側に１０ｍｍ程度の熱影響部）に伝播するように、母管１の表面における超音波の入射範囲を設定する。
【００６３】
そして、ステップ１５０に進み、制御テーブル演算部６８は、超音波探触子４を母管１側に押付ける圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂの変位が最小となるように、回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角φｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、回動角φ０＝０°であって、これは分岐管２の軸方向に対して垂直な方向を示す）。具体的に説明すると、例えば図１１で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の両端位置Ｐ，Ｒにおいて、母管１の表面に対する接線と分岐管２の半径方向線（図１１中左右方向線）との間の角度φａｉ，φｂｉを演算し、それらの平均値を演算し、この平均値を回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角φｉとして設定する。なお、超音波の入射範囲の中間位置Ｑにおいて、母管１の表面に対する接線と分岐管２の半径方向線との間の角度を演算し、これを回動角φｉとして設定してもよい。そして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、前回の第１フレーム６の移動位置θｉ−１における半径方向移動機構１０の回動角φｉ−１と今回の第１フレーム６の移動位置θｉにおける半径方向移動機構１０の回動角φｉとの差分（回動角変化量）Δφｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。
【００６４】
そして、ステップ１６０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、母管１の表面における超音波の各入射位置と半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線との距離の最小値が方位角θ０＝０°の場合の距離と等しくなるように、軸方向移動機構９による第２フレーム８の移動位置（以降、軸方向移動位置と称す）ｄｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、軸方向移動位置ｄ０は所定の設定値）。具体的に説明すると、例えば図１１で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の中間位置Ｑ（言い換えれば、２軸ジンバル３４による超音波探触子４の傾斜角と回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角とがほぼ等しくなる位置）と半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線（図１１中点線で示す）との距離ｈｉが方位角θ０＝０°の場合の距離ｈ０（図１２（Ａ）参照）と等しくなるように、第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉを演算する。そして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、前回の第１フレーム６の移動位置θｉ−１における第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉ−１と今回の第１フレーム６の移動位置θｉにおける第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉとの差分（軸方向移動変化量）Δｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。
【００６５】
そして、ステップ１７０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、半径方向移動機構１０による超音波探触子４の移動範囲（以降、走査範囲と称す）ｐａｉ，ｐｂｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する。具体的に説明すると、例えば図１１中一点鎖線で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の両端位置Ｐ，Ｒのそれぞれを通るように、半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線に対する垂直線を引き、ボールねじ２７の軸心線とそれら垂直線との交点を走査開始位置ｐａｉ及び走査終了位置ｐｂｉとして設定する。また、走査開始位置ｐａｉと走査終了位置ｐｂｉとの差分（走査距離）Δｐｉを演算する。なお、走査開始位置ｐａｉ及び走査終了位置ｐｂｉは、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に異なるように設定することが好ましいものの、同じとなるように設定してもよい。
【００６６】
そして、ステップ１８０に進み、図１３に示すように制御テーブルとして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφｉ、軸方向移動変化量Δｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを制御テーブル記憶部６９に記憶（格納）させる。
【００６７】
そして、コントローラ６２の制御指令部７０は、制御テーブル記憶部６３で記憶された制御テーブルに基づき移動制御器６０に移動指令信号を出力するとともに、超音波探傷器６１に超音波発信指令信号を出力するようになっている。このようなコントローラ６２の探傷制御機能における制御手順を図１４により説明する。図１４は、コントローラ６２の探傷制御の処理内容を表すフローチャートである。
【００６８】
この図１４において、まず、例えば初期位置設定コマンドが入力されると、ステップ２００において、コントローラ６２の制御指令部７０は、初期位置の指令信号を移動制御器６０の周方向駆動用アンプ６３、回転駆動用アンプ６４、及び軸方向駆動用アンプ６５に出力する。これにより、周方向駆動用アンプ６３は、周方向駆動用モータ４８を駆動し、近接センサ５７でガイドレール５のスリット５ｂが検出される位置（すなわち、方位角θ０＝０°）まで第１フレーム６を移動させる。また、回転駆動用アンプ６４は、回転駆動用モータ４１を駆動し、半径方向移動機構１０を回動角φ０＝０°まで回動させる。また、軸方向駆動用アンプ６５は、軸方向駆動用モータ１８を駆動し、所定の軸方向移動位置ｄ０まで第２フレーム８を移動させる。なお、所定の軸方向移動位置ｄ０に関しては、方位角θ０＝０°及び回動角φ０＝０°が設定された後、作業員の手動操作にて設定変更可能としてもよい。そして、ステップ２１０に進み、識別子ｉ＝０（初期値）が設定される。
【００６９】
そして、例えば探傷検査開始コマンドが入力されると、ステップ２２０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝０であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査開始位置ｐａ０を読込み、走査開始位置ｐａ０の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し（詳細には、エンコーダ３２の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、走査開始位置ｐａ０まで超音波探触子４を移動させる。その後、ステップ２３０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝０であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査終了位置ｐｂ０を読込み、走査終了位置Ｐｂ０の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力するとともに、超音波発信指令信号を超音波探傷器６１に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し（詳細には、エンコーダ３２の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、走査終了位置ｐｂ０まで超音波探触子４を移動させる。これと同時に、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波を発信させるとともに、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２のデータ収録部７１に出力する。コントローラ６２のデータ収録部７１は、超音波探傷器６１から入力した超音波反射信号を処理し、探傷データとして収録する。この探傷データには、超音波探触子４の位置情報（詳細には、少なくとも第１フレーム６の移動位置θｉ及び半径方向移動機構１０による超音波探触子４の移動位置）が含まれている。なお、コントローラ６２の制御指令部７０は、超音波探触子４が走査終了位置ｐｂ０まで移動すると、超音波探傷器６１に超音波停止指令信号を出力する。これにより、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波の発信を停止させる。
【００７０】
そして、ステップ２４０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝ｎであるか否か（言い換えれば、探傷検査が終了したか否か）を判定する。最初は、ステップ２４０の判定が満たされないので、ステップ２５０に移る。ステップ２５０では、識別子ｉ＝ｉ＋１＝１が演算される。そして、ステップ２６０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφ１、及び軸方向移動変化量Δｄ１を読込む。そして、周方向移動量ピッチΔｌの指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の周方向駆動用アンプ６３に出力し、回動角変化量Δφ１の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の回転駆動用アンプ６４に出力し、軸方向移動変化量Δｄ１の指令信号を移動制御器６０の軸方向駆動用アンプ６５に出力する。これにより、周方向駆動用アンプ６３は、周方向駆動用モータ４８を駆動し（詳細には、エンコーダ４９の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、方位角θ１まで第１フレーム６を移動させる。また、回転駆動用アンプ６４は、回転駆動用モータ４２を駆動し（詳細には、エンコーダ４１の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、回動角φ１まで半径方向移動機構１０を回動させる。また、軸方向駆動用アンプ６５は、軸方向駆動用モータ１８を駆動し（詳細には、エンコーダ１９の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、軸方向移動値ｄ１まで第２フレーム９を移動させる。
【００７１】
そして、上述のステップ２２０に戻り、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査開始位置ｐａ１を読込み、走査開始位置ｐａ１の指令信号を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し、走査開始位置ｐａ１まで超音波探触子４を移動させる。その後、ステップ２３０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査終了位置ｐｂ１を読込み、走査終了位置Ｐｂ１の指令信号を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力するとともに、超音波発信指令信号を超音波探傷器６１に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し、走査終了位置ｐｂ１まで超音波探触子４を移動させる。これと同時に、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波を発信させるとともに、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２のデータ収録部７１に出力する。
【００７２】
そして、ステップ２４０の判定が満たされるまで、上述したステップ２５０，２６０，２２０，及び２３０が繰返し行われる。そして、識別子ｉ＝ｎとなってステップ２４０の判定が満たされると、探傷制御が終了する。
【００７３】
以上のように構成された本実施形態においては、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけながら、超音波探触子４を母管１の表面に位置決めすることができ、超音波探触子４を自動的に走査することができる。したがって、探傷精度を高めながら、効率よく探傷検査を行うことができる。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態を図１５及び図１６により説明する。本実施形態は、上記アーム５２Ａ〜５２Ｄに代えて、スライダを設けた実施形態である。なお、本実施形態において、上記一実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７５】
図１５は、本実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す側面図であり、図１６は、図１５中矢視断面XVI−XVIにおける断面図である（なお、第１フレーム及び周方向移動機構が方位角θ＝０°に位置する場合を示す）。
【００７６】
本実施形態では、周方向移動機構８０は、一対のガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと、これらガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを回転可能に支持する可動ピン８１Ａ，８１Ｂと、第１ベースプレート８２に対する可動ピン８１Ａ，８１Ｂのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向にスライドさせる一対のスライダ８３Ａ，８３Ｂと、可動ピン８１Ａ，８１Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ａ，５３Ｂとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００７７】
第１ベースプレート８２には分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライド溝８２ａ，８２ｂが形成されている。スライダ８３Ａは、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ａ，８４Ｂと、これらリニアガイド８４Ａ，８４Ｂでスライド可能に支持され、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａに挿通された可動ピン８１Ａを支持するスライダプレート８５Ａとで構成されている。同様に、スライダ８３Ｂは、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ｂの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｃ，８４Ｄと、これらリニアガイド８４Ｃ，８４Ｄでスライド可能に支持され、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ｂに挿通された可動ピン８１Ｂを支持するスライダプレート８５Ｂとで構成されている。なお、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａ，８２ｂ及びスライダ８３Ａ，８３Ｂは、可動ピン８１Ａ，８１Ｂ（すなわち、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂ）のそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００７８】
引張りばね５３Ａは、起端側が第１ベースプレート８２に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ａに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｂは、起端側が第１ベースプレート８２に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｂに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ａ，５３Ｂは、仕様が互いに同じであり、それらの回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００７９】
また、周方向移動機構７Ａは、一対のガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ（但し、図１５中５０Ｃのみ示す）と、これらガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを回転可能に支持する可動ピン８１Ｃ，８１Ｄ（但し、図１５中８１Ｃのみ示す）と、第２ベースプレート８６に対する可動ピン８１Ｃ，８１Ｄのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向にスライドさせるスライダ８３Ｃ，８３Ｄ（但し、図１５中８３Ｃのみ示す）と、可動ピン８１Ｃ，８１Ｄを分岐管２の略半径方向外側に引張る引張りばね５３Ｃ，５３Ｄとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００８０】
第２ベースプレート８６には分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライド溝８６ａ，８６ｂ（但し、図１５中８６ａのみ示す）が形成されている。スライダ８３Ｃは、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｅ，８４Ｆ（但し、図１５中８４Ｅのみ示す）と、これらリニアガイド８４Ｅ，８４Ｆでスライド可能に支持され、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａに挿通された可動ピン８１Ｃを支持するスライダプレート８５Ｃとで構成されている。同様に、スライダ８３Ｄは、図示しないものの、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ｂの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｇ，８４Ｈと、これらリニアガイド８４Ｇ，８４Ｈでスライド可能に支持され、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ｂに挿通された可動ピン８１Ｄを支持するスライダプレート８５Ｄとで構成されている。なお、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａ，８６ｂ及びスライダ８３Ｃ，８３Ｄは、可動ピン８１Ｃ，８１Ｄ（すなわち、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ）のそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００８１】
引張りばね５３Ｃは、起端側が第２ベースプレート８６に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｃに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｄは、起端側が第２ベースプレート８６に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｄに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ｃ，５３Ｄは、仕様が互いに同じであり、それらの回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００８２】
そして、引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと従動走行輪４６Ａの３点支持、並びに引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄと従動走行輪４６Ｂの３点支持により、ガイドレール５の周方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００８３】
このように構成された周方向移動機構８０においても、上記一実施形態の周方向移動機構７と同様、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるように、第1フレーム６の移動位置に応じて第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐを自動調整するようになっている。したがって、上一実施形態と同様、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけることができ、探傷精度を向上させることができる。
【００８４】
なお、上記実施形態においては、周方向移動機構７，８０は、ガイドレール５の外周面を走行する駆動走行輪４３及び従動走行輪４６Ａ，４６ｂと、ガイドレール５の内周面を走行する二対のガイドローラ５０Ａ〜５０Ｄとを備えた構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、少なくとも１つの走行輪と少なくとも一対のガイドローラとを備えていればよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、コントローラ６２の制御テーブル記憶部６３は、制御テーブルとして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφｉ、軸方向移動変化量Δｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを記憶した場合を例にとって説明したが、これに限らない。すなわち、例えば、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、回動角φｉ、軸方向移動位置ｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを記憶してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１ 母管
２ 分岐管
３ 溶接部
３ａ 溶接線
４ 超音波探触子
５ ガイドレール
５ｂ スリット
６ 第１フレーム
７ 周方向移動機構
８ 第２フレーム
９ 軸方向移動機構
１０ 半径方向移動機構
１１ 回転機構
４３ 駆動走行輪（走行輪）
４６Ａ，４６Ｂ 従動走行輪（走行輪）
５０Ａ〜５０Ｄ ガイドローラ
５１Ａ〜５１Ｄ 可動ピン（回転軸）
５２Ａ〜５２Ｄ アーム（ローラ移動機構、姿勢角調整手段）
５３Ａ〜５３Ｄ 引張りばね（姿勢角調整手段）
５７ 近接センサ（原点位置検出器）
６０ 移動制御器（探触子移動制御手段）
６２ コントローラ（記憶手段、探触子移動制御手段、周方向移動位置演算手段、姿勢角演算手段、回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段）
８０ 周方向移動機構
８１Ａ〜８１Ｄ 可動ピン（回転軸）
８３Ａ〜８３Ｄ スライダ（ローラ移動機構、姿勢角調整手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波探触子を用いて配管の溶接部を探傷検査する配管検査装置に係わり、特に、母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように母管の外周部に分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部を検査対象とした配管検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば沸騰水型原子力発電プラントの一次再循環系配管の管台部等においては、図１７で示すように、母管１より分岐管２の径寸法が小さく、母管１と分岐管２がほぼ直交するように、母管１の外周部に分岐管２の端部が突合せ溶接された溶接部３（但し、図１７では溶接線３ａで示す）が存在する。従来、このような溶接部３を探傷検査する前に、溶接部３の中心線である溶接線３ａを特定する配管検査支援装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この配管検査支援装置は、分岐管の外周側に取付けられ分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、このガイドレールに対し周回可能に、すなわち分岐管の周方向に移動可能に取付けられた探触子旋回装置と、ガイドレールに対し探触子旋回装置を分岐管の周方向に移動させる旋回駆動装置と、探触子旋回装置に固定され分岐管の軸方向（例えば上下方向）に延在する第１支持アームと、この第１支持アームに対しスライド可能に、すなわち分岐管の軸方向に移動可能に取付けられた探触子移動装置と、第１支持アームに対し探触子移動装置を分岐管の軸方向に移動させる上下駆動装置と、探触子移動装置に対しスライド可能に、すなわち分岐管の半径方向（例えば水平方向）に移動可能に取付けられた第２支持アームと、この第２支持アームに球面軸受を介して設けられた超音波探触子（例えば垂直探触子）と、探触子移動装置に対し第２支持アーム及び超音波探触子を分岐管の半径方向に移動させる水平駆動装置とを備えている。そして、旋回駆動装置、上下駆動装置、及び水平駆動装置の駆動によって、超音波探触子を分岐管の周方向、軸方向、及び半径方向に移動可能としている。
【０００４】
また、配管検査支援装置は、入力装置で指示された超音波探触子の位置に基づき、旋回駆動装置、上下駆動装置、及び水平駆動装置を駆動制御する制御装置と、超音波探触子に超音波を送信させる励起指令を出力するとともに、超音波探触子で受信した超音波の反射信号を処理する超音波信号処理装置（溶接線特定装置）とを備えている。そして、例えば作業員が入力装置で超音波探触子の位置及び超音波送信開始を指示すると、超音波探触子が入力装置で指示された位置に移動し、その後、分岐管の半径方向に移動（走査）するとともに、溶接部３等に向かって超音波を送信し、その反射信号を受信する。そして、超音波信号処理装置は、超音波探触子で受信した超音波の反射信号に基づき、溶接部３の中心位置（詳細には、分岐管２の半径方向における中心位置）を特定し、少なくとも２箇所（例えば方位角θ＝０°，９０°）の中心位置から溶接線３ａの楕円形状及び位置を特定し、この特定した溶接線３ａの位置情報を表示装置に表示させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３８９７９号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、配管検査支援装置で溶接線３ａを特定した後、作業員が超音波探触子を手で持って走査して、溶接部３を探傷検査している。そこで、この溶接部３の探傷検査においても、配管検査支援装置と同様の構成を用いて超音波探触子を自動的に走査したいという要望がある。しかしながら、この場合には、以下のような課題が存在する。
【０００７】
上記ガイドレールは、特許文献１の図７（Ｂ）等で示されるように、ほぼ真円形状の軌道を有している。そのため、図１８で示すように、分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、超音波探触子（例えば斜角探触子）４は、分岐管２の軸心Ｏに向かう方向に超音波を発信しており、その超音波発信方向線Ａ１が方位角（詳細には、分岐管２の軸心Ｏを中心とし図１８中反時計回りに進む角度であって、母管１の軸心線位置を０°，１８０°とするもの）の方向線Ｂと重なる。一方、溶接線３ａは、分岐管２の軸方向から見た場合に、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状である。したがって、０°，９０°，１８０°，２７０°以外の方位角θでの超音波発信方向線Ａ１は、楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線３ａにおける所定の位置を接点とした接線に対し、前記所定の位置を交点とした垂直線）Ｃとの間に角度差Δθが生じ、その角度差Δθも方位角θに応じて変動する。
【０００８】
ここで、社団法人日本電気協会の原子力規格委員会が定めている規格ＪＥＡＣ４２０７−２００８では、超音波探触子の超音波発信方向を溶接線に対して直角方向とすることが提唱されている。その理由は、溶接部３にひび等が生じた場合に、ひびは溶接線３ａに沿うような形状で生じやすく、超音波探触子４の超音波発信方向を溶接線３ａに対して直角方向とすれば探傷精度が向上するからである。そのため、方位角θに応じて、超音波探触子４の超音波発信方向線を楕円形状の溶接線３に対する直角方向線Ｃに近づけ、探傷精度を向上させることが課題となる。
【０００９】
本発明の第１の目的は、探傷精度を向上させることができる配管検査装置を提供することにある。
【００１０】
また、図１９（Ａ）で示すように、方位角θ＝０°（及びθ＝１８０°）の断面では、母管１の表面が分岐管２の軸方向に対し垂直な直線状線に延在する。一方、図１９（Ｂ）で示すように、方位角θ＝９０°（及びθ＝２７０°）の断面では、母管１の表面が真円弧状に延在する。また、図示しないが、０°＜θ＜９０°の範囲、９０°＜θ＜１８０°の範囲、１８０°＜θ＜２７０°の範囲、及び２７０°＜θ＜３６０°の範囲の断面では、母管１の表面が楕円弧状に延在し、その楕円弧の扁平率は方位角θに応じて変動する。このようにして、方位角θに応じて母管１の表面形状すなわち走査面形状が変化する。
【００１１】
しかし、上記特許文献１では、第１支持アームと第２支持アームとの間の角度が９０°程度に固定されており、超音波探触子を分岐管の半径方向に走査するときの走査角度が固定されている。そのため、方位角θに応じて超音波探触子を母管１の表面に位置決めすることが困難であり、走査性能の点で課題となる。
【００１２】
本発明の第２の目的は、走査性能を向上させることができる配管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】
【００１３】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように前記母管の外周部に前記分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部であって、前記分岐管の軸方向から見た場合にその溶接線が楕円形状となる溶接部を検査対象とし、前記分岐管の外周側に取付けられ、前記分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、前記ガイドレールと第１フレームとの間で介在し、かつ、前記ガイドレールの外周面を走行する少なくとも１つの走行輪、及び前記走行輪に対し前記ガイドレールの周方向の一方側及び反対側に配置されて前記ガイドレールの内周面を走行する対のガイドローラを有し、前記ガイドレールに対し前記第１フレームを前記分岐管の周方向に移動させる周方向移動機構と、前記第１フレームと第２フレームとの間で介在し、前記第１フレームに対し前記第２フレームを前記分岐管の軸方向に移動させる軸方向移動機構と、前記第２フレームと超音波探触子との間で介在し、前記第２フレームに対し前記超音波探触子を前記分岐管の略半径方向に移動させる半径方向移動機構とを備えた配管検査装置であって、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記超音波探触子の超音波発信方向線が、前記楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対する前記超音波入射位置を交点とした垂直線とほぼ重なるように、前記第1フレームの移動位置に応じて前記第１フレームの前記ガイドレールに対する姿勢角を自動調整する姿勢角調整手段を有する。
【００１４】
このような本発明においては、姿勢角調整手段によって、第１フレームの移動位置（方位角）に応じて、第１フレームのガイドレールに対する姿勢角を自動調整する。これにより、分岐管の軸方向から見た場合に、超音波探触子の超音波発信方向線を、楕円形状の溶接線に対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対し、超音波入射位置を交点とした垂直線）とほぼ重ねるようになっている。したがって、探傷精度を向上させることができる。
【００１５】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記ガイドレールは、前記楕円形状の溶接線に対して相似形となる軌道を有し、前記走行輪は、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記ガイドレールの外周面における前記走行輪の当接点と前記走行輪の回転中心点とを結ぶ基準線が、前記超音波探触子の超音波発信方向線と重なるように、前記第１フレームに取付けられており、前記姿勢角調整手段は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラのそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が前記基準線に対して線対称となるように構成した対のローラ移動機構と、先端側が前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれに接続され起端側が第１フレームに回転可能に支持され、前記対のガイドローラを前記分岐管の略半径方向外側に引張る対の引張りばねとを有し、前記対の引張りばねは、それらの起端側の回転中心位置が前記基準線に対して線対称となるように配置される。
【００１６】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に回動させる対のアームを有する。
【００１７】
（４）上記（２）において、好ましくは、前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向にスライドさせる対のスライダを有する。
【００１８】
（５）上記（１）〜（４）において、上記第２の目的を達成するために、好ましくは、前記第２フレームに対し前記半径方向移動機構を前記分岐管の軸方向に回動させる回転機構を備える。
【００１９】
このような本発明においては、回転機構によって第２フレームに対し半径方向移動機構を分岐管の軸方向に回動させ、超音波探触子を分岐管の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を調整することができる。したがって、方位角に応じて超音波探触子を母管の表面に位置決めすることができ、走査性能を向上させることができる。
【００２０】
（６）上記（５）において、好ましくは、制御テーブルとして、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置毎に、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶された制御テーブルに基づき前記周方向移動機構、前記回転機構、前記軸方向移動機構、及び前記半径方向移動機構を制御する探触子移動制御手段とを有する。
【００２１】
（７）上記（６）において、好ましくは、前記周方向移動機構の移動量ピッチに基づき、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置を演算する周方向移動位置演算手段と、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記超音波発信方向調整手段で自動調整される前記第１フレームの姿勢角を演算する姿勢角演算手段と、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記姿勢角演算手段で演算された前記第１フレームの姿勢角並びに予め記憶された前記母管、前記分岐管、及び前記溶接部の構造データに基づき配管の断面形状を演算し、この配管の断面形状に基づき、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を演算する回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段とをさらに有し、前記記憶手段は、制御テーブルとして、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段で演算された前記半径方向移動機構の回動角、前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記超音波探触子の走査範囲を記憶する。
【００２２】
（８）上記（６）又は（７）において、好ましくは、前記ガイドレールの所定の周方向位置にはスリットが形成されており、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置の原点として、前記ガイドレールのスリットの位置を検出する原点位置検出器を前記第１フレームに設ける。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、探傷精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の配管検査装置の一実施形態の全体構成を検査対象である溶接部と共に表す側面図である。
【図２】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す部分拡大側面図である。
【図３】図１中矢視断面III−IIIにおける断面図であり、軸方向移動機構等の詳細構造を表す。
【図４】図３中矢視断面IV−IVにおける断面図であり、半径方向移動機構及び回転機構の詳細構造を表す。
【図５】図４中矢視断面Ｖ−Ｖにおける断面図であり、半径方向移動機構の詳細構造を表す。
【図６】図２中矢視断面VI−VIにおける断面図であり、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表し、第１フレームが方位角θ＝０°に位置する場合を示す。
【図７】図６中矢視断面VII−VIIにおける断面図であり、ガイドレールのスリット及び近接センサを表す。
【図８】本発明の配管検査装置の一実施形態における周方向移動機構の作用を説明するための図であり、第１フレームが方位角θ＝５０°に位置する場合を示す。
【図９】本発明の配管検査装置の一実施形態における制御系の機能的構成を表すブロック図である。
【図１０】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラの制御テーブル作成の処理内容を表すフローチャートである。
【図１１】本発明の配管検査装置の一実施形態における配管の走査方向断面を半径方向移動機構と共に表す図であり、第１フレームが方位角θｉ＝９０°に位置する場合を示す。
【図１２】本発明の配管検査装置の一実施形態の動作状態を配管の走査方向断面と共に表す図であり、第１フレームが方位角θ０＝０°に位置する場合及び方位角θｉ＝９０°に位置する場合を示す。
【図１３】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラで記憶された制御テーブルを一例として表す図である。
【図１４】本発明の配管検査装置の一実施形態におけるコントローラの探傷制御の処理内容を表すフローチャートである。
【図１５】本発明の配管検査装置の他の実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す側面図である。
【図１６】図１５中矢視断面XVI−XVIにおける断面図であり、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表し、第１フレームが方位角θ＝０°に位置する場合を示す。
【図１７】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部を表す側面図である。
【図１８】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部を分岐管の軸方向から見た平面図である。
【図１９】本発明の配管検査装置の検査対象である溶接部の断面図であり、方位角θ＝０°の断面及び方位角θ＝９０°の断面をそれぞれ表す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の配管検査装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、本発明の配管検査装置の一実施形態の全体構成を、検査対象である溶接部３と共に表す側面図である。図２は、ガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す部分拡大側面図である。図３は、図１中矢視断面III−IIIにおける断面図で、軸方向移動機構等の詳細構造を表す。図４は、図３中矢視断面IV−IVにおける断面図で、半径方向移動機構及び回転機構の詳細構造を表す。図５は、図４中矢視断面Ｖ−Ｖにおける断面図で、半径方向移動機構の詳細構造を表す（なお、便宜上、回転機構等の図示を省略している）。
【００２７】
配管検査装置は、超音波探触子４を用いて上述した溶接部３を探傷検査するためのものである。この配管検査装置は、図１等で示すように、分岐管２の外周側に取付けられ分岐管２の周方向に延在する環状のガイドレール５と、このガイドレール５と第１フレーム６との間で介在し、ガイドレール５に対し第１フレーム６を分岐管２の周方向に移動させる周方向移動機構７と、第１フレーム６と第２フレーム８との間で介在し、第１フレーム６に対し第２フレーム８を分岐管２の軸方向（図１中上下方向）に移動させる軸方向移動機構９と、第２フレーム８と超音波探触子４との間で介在し、第２フレーム８に対し超音波探触子４を分岐管２の略半径方向（図１中左右方向）に移動させる半径方向移動機構１０と、第２フレーム８に対し半径方向移動機構１０を分岐管２の軸方向に回動させる回転機構１１とを備えている。そして、周方向移動機構７、軸方向移動機構９、及び半径方向移動機構１０の駆動によって、超音波探触子４を分岐管２の周方向、軸方向、及び略半径方向に移動可能としている。また、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を、回転機構１１の駆動によって可変とするようになっている。
【００２８】
第１フレーム６は、図１〜図３で示すように、ガイドレール５の一端面側（図中上側）に配置された第１ベースプレート１２と、この第１ベースプレート１２に固定された第１補助プレート１３と、この第１補助プレート１３に固定された第２補助プレート１４と、ガイドレール５の他端面側（図中下側）に配置された第２ベースプレート１５とで構成されている。第２ベースプレート１５と第１補助プレート１３は、図３で示すように、軸受（図示せず）を介し軸方向移動機構９のボールねじ１６を回転可能に支持している。このような構造により、第２ベースプレート１５は第１補助プレート１３等と一体的に構成されている。
【００２９】
軸方向移動機構９は、図３で示すように、分岐管２の軸方向（図中上下方向）に延在するボールねじ１６と、第２補助プレート１４に固定され、出力軸が継手１７を介しボールねじ１６に接続された軸方向駆動用モータ１８とを有している。軸方向駆動用モータ１８には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ１９が設けられている。
【００３０】
第２フレーム８は、図３等で示すように、ボールねじ１６が螺合するナット２０ａを有し、ボールねじ１６の回転に伴ってボールねじ１６の延在方向に移動する移動プレート２０と、門型プレート２１と、それら移動プレート２０と門型プレート２１との間で連結された一対のスライドシャフト２２Ａ，２２Ｂと、門型プレート２１に２つの連結ねじ２３を用いて固定されたボックス２４とで構成されている。スライドシャフト２２Ａ，２２Ｂは、第２ベースプレート１５に設けられたスリーブ２５Ａ，２５Ｂに挿通しており、これによって第２フレーム８の移動方向が案内されるようになっている。そして、軸方向駆動用モータ１８の駆動によってボールねじ１６が回転すると、第２フレーム８がボールねじ１６の延在方向（すなわち、分岐管２の軸方向）に移動するようになっている。
【００３１】
半径方向移動機構１０は、図４等で示すように、分岐管２の略半径方向（図４中左右方向）に延在するフレーム枠２６と、このフレーム枠２６に軸受（図示せず）を介し回転可能に支持され、分岐管２の略半径方向に延在するボールねじ２７と、フレーム枠２６に固定され、分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライドシャフト２８Ａ，２８Ｂと、ボールねじ２７が螺合したねじ穴及びスライドシャフト２８Ａ，２８Ｂが挿通した挿通穴を有し、ボールねじ２７の回転に伴ってボールねじ２７等の延在方向に移動する移動台座２９と、フレーム枠２６に固定され、出力軸が一組のかさ歯車３０Ａ，３０Ｂ（図５参照）を介しボールねじ２７に接続された半径方向移動用モータ３１とを有している。そして、半径方向駆動用モータ３１の駆動によってボールねじ２７が回転すると、移動台座２９がボールねじ２７等の延在方向（すなわち、分岐管２の略半径方向）に移動するようになっている。なお、半径方向駆動用モータ３１には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ３２が設けられている。
【００３２】
図３及び図５等で示すように、移動台座２９には、ボールねじ２７と直交する方向に延在する一対の支持シャフト３３Ａ，３３Ｂが挿通されており、これら支持シャフト３３Ａ，３３Ｂの先端部に２軸ジンバル３４を介して超音波探触子４が取付けられている。また、支持シャフト３３Ａ，３３Ｂには圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂが取付けられており、これら圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂの付勢力によって超音波探触子４が母管１側（図３及び図５中下側）に押付けられるようになっている。２軸ジンバル３４は、この種のものとして公知のものであり、分岐管２の周方向（図４中上下方向）及び略半径方向（図４中左右方向）に揺動可能とし、超音波探触子４を母管２の表面形状にある程度追従させるようになっている。
【００３３】
超音波探触子４は、例えば斜角探触子であり、母管１側（図１中下側）に向けて且つ分岐管２の略半径方向内側（図１及び図４中左側）に向けて超音波を発信するとともに、その反射信号を受信するようになっている。この超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２は、図４で示すように分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線（言い換えれば、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に走査するときの走査方向線）と重なるようになっている。
【００３４】
図３及び図４で示すように、半径方向移動機構１０のフレーム枠２６の幅方向両外側（図３中右側及び左側、図４中下側及び上側）には、互いに同軸となる回転シャフト３６及び補助シャフト３７が設けられている。第２フレーム８の門型プレート４８には、フレーム枠２６の回転シャフト３６及び補助シャフト３７を回転可能に支持する軸受３８Ａ，３８Ｂが設けられている。これにより、半径方向移動機構１０は、第２フレーム８に対し分岐管２の軸方向に回動可能としている。
【００３５】
回転機構１１は、図３及び図４で示すように、第２フレーム８のボックス２４内に収納されている。この回転機構１１は、フレーム枠２６の回転シャフト３６の先端部に固定されたウォームホイール３９と、このウォームホイール３９と噛合いながら回転するウォーム４０と、このウォーム４０が出力軸に取付けられた回転駆動用モータ４１とを有している。そして、回転駆動用モータ４１の駆動によってフレーム枠２６の回転シャフト３６が駆動回転し、これに伴い補助シャフト３７が従動回転する。これにより、第２フレーム８に対して半径方向移動機構１０が分岐管２の軸方向に回動するようになっている。なお、回転駆動用モータ４１には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ４２が設けられている。
【００３６】
次に、本実施形態の要部であるガイドレール５及び周方向移動機構７の詳細を、図６、図７、及び前述の図２により説明する。図６は、図２中矢視断面VI−VIにおける断面図であり、図７は、図６中矢視断面VII−VIIにおける断面図である。
【００３７】
ガイドレール５は、図６（及び後述する図８）で部分的に示すが、分岐管２の軸方向から見た場合に楕円形状となる溶接線３ａ（詳細には、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状の溶接線）に対して相似形となる軌道を有しており、分岐管２に同心円状に取付けられている。また、図２で示すように、ガイドレール５の外周面の幅方向中央部には、全周にわたってラック５ａが設けられている。
【００３８】
周方向移動機構７は、図２で示すように、ガイドレール５のラック５ａと噛合ってガイドレール５の外周面を走行する駆動走行輪４３と、第１フレーム６の第１ベースプレート１２に軸受（図示せず）を介し回転可能に支持され、駆動走行輪４３の回転中心を貫通して連結した回転シャフト４４と、この回転シャフト４４における駆動走行輪４３より軸方向一方側（図２中上側）に配置され、かつ回転シャフト４４に軸受４５Ａ，４５Ｂを介して回転可能に支持されて、ガイドレール５の外周面（詳細には、図２中ラック５ａより上側部分）を走行する従動走行輪４６Ａと、回転シャフト４４における駆動走行輪４３より軸方向他方側（図２中上側）に配置され、かつ回転シャフト４４に軸受４５Ｃ，４５Ｄを介して回転可能に支持されて、ガイドレール５の外周面（詳細には、図２中ラック５ａより下側部分）を走行する従動走行輪４６Ｂと、第１フレーム６の第１補助プレート１３に固定され、出力軸が継手４７を介し回転シャフト４４に接続された周方向駆動用モータ４８とを有している。そして、周方向駆動用モータ４８の駆動によって回転シャフト４４が回転すると、駆動走行輪４３が駆動回転するとともに従動走行輪４６Ａ，４６Ｂが従動回転してガイドレール５の外周面を走行し、第１フレーム６が分岐管２の周方向に移動するようになっている。なお、周方向駆動用モータ４８には、その回転量（回転角）を検出するエンコーダ４９が設けられている。
【００３９】
また、図６で示すように分岐管２の軸方向から見た場合に（言い換えれば、分岐管２の半径方向断面に射影した場合に）、ガイドレール５の外周面における走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの当接点と走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの回転中心点（言い換えれば、回転シャフト４４の軸中心点）とを結ぶ基準線Ｄは、上述した超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２（図４参照）と重なるようになっている。
【００４０】
また、周方向移動機構７は、図２及び図６で示すように、ガイドレール５の一端面側（図２中上側）に配置され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側（図６中下側）及び反対側（図６中上側）に配置されて、ガイドレール５の内周面を走行する一対のガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと、これらガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを回転可能に支持する可動ピン５１Ａ，５１Ｂと、第１ベースプレート１２に対する可動ピン５１Ａ，５１Ｂのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動させる一対のアーム５２Ａ，５２Ｂと、可動ピン５１Ａ，５１Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ａ，５３Ｂとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００４１】
アーム５２Ａは、起端側が第１ベースプレート１２に軸受５４Ａを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ａが固定されている。同様に、アーム５２Ｂは、起端側が第１ベースプレート１２に軸受５４Ｂを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｂが固定されている。これにより、第１フレーム６に対する可動ピン５１Ａ，５１Ｂ（言い換えれば、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂ）のそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動可能としている。なお、アーム５２Ａ，５２Ｂは、長さ寸法（詳細には、起端側の軸受の軸心位置から先端側の可動ピンの軸心位置までの長さ）が互いに同じであり、それらの回転中心位置及び回転範囲が上述した基準線Ｄに対して線対称となるように設けられている。すなわち、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂのそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００４２】
引張りばね５３Ａは、起端側が第１ベースプレート１２に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ａに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｂは、起端側が第１ベースプレート１２に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｂに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ａ，５３Ｂは、仕様（詳細には、自由長さ及びばね定数等）が互いに同じであり、それらの起端側の回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００４３】
また、周方向移動機構７は、図２で示すように、ガイドレール５の他端面側（図２中下側）に配置され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側に配置されて、ガイドレール５の内周面を走行する一対のガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ（但し、図２中５０Ｃのみ示す）と、これらガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを回転可能に支持する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄ（但し、図２中５１Ｃのみ示す）と、第２ベースプレート１５に対する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動させる一対のアーム５２Ｃ，５２Ｄ（但し、図２中５２Ｃのみ示す）と、可動ピン５１Ｃ，５１Ｄを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ｃ，５３Ｄとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００４４】
アーム５２Ｃは、起端側が第２ベースプレート１５に軸受５４Ｃを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｃが固定されている。同様に、アーム５２Ｄは、図示しないものの、起端側が第２ベースプレート１５に軸受５４Ｄを介し回転可能に支持され、先端側に可動ピン５１Ｄが固定されている。これにより、第１フレーム６に対する可動ピン５１Ｃ，５１Ｄ（言い換えれば、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ）のそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向に回動可能としている。なお、アーム５２Ｃ，５２Ｄは、アーム５２Ａ，５２Ｂと同様、長さ寸法（詳細には、起端側の軸受の軸心位置から先端側の可動ピンの軸心位置までの長さ）が互いに同じであり、それらの回転中心位置及び回転範囲が上述した基準線Ｄに対して線対称となるように設けられている。すなわち、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄのそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００４５】
引張りばね５３Ｃは、起端側が第２ベースプレート１５に固定ピン５５Ｃを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｃに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｄは、図示しないものの、起端側が第２ベースプレート１５に固定ピン５５Ｄを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン５１Ｄに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ｃ，５３Ｄは、引張りばね５３Ａ，５３Ｂと同様、仕様（詳細には、自由長さ及びばね定数等）が互いに同じであり、それらの起端側の回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００４６】
そして、引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと従動走行輪４６Ａの３点支持、並びに引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄと従動走行輪４６Ｂの３点支持により、ガイドレール５の周方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００４７】
また、周方向移動機構７は、第１ベースプレート１２に回転可能に支持され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側にそれぞれ配置されて、ガイドレール５の一端面を走行する一対の従輪５６Ａ，５６Ｂと、第２ベースプレート１５に回転可能に支持され、かつ走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対しガイドレール５の周方向の一方側及び反対側にそれぞれ配置されて、ガイドレール５の他端面を走行する一対の従輪５６Ｃ，５６Ｄとを有している。そして、従輪５６Ａ．５６Ｂと従輪５６Ｃ，５６Ｄにより、ガイドレール５の軸方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００４８】
なお、図７で示すように、ガイドレール５における方位角θ＝０°の位置にはスリット５ｂが形成されており、このスリット５ｂを検出するための近接センサ５７が第１ベースプレート１２に設けられている。
【００４９】
ところで、溶接線３ａは、上述したように、分岐管２の軸方向から見た場合に、方位角θ＝０°，１８０°で短径、方位角θ＝９０°，２７０°で長径となる楕円形状である。そのため、θ＝０°，９０°，１８０°，２７０°以外の方位角では、方位角方向線Ｂと楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線（詳細には、楕円形状の溶接線３ａにおける所定の位置を接点とした接線に対し、前記所定の位置を交点とした垂直線）Ｃとの間で角度差が生じ、その角度差も方位角θに応じて変動する。そこで、上述した周方向移動機構７は、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるように、第1フレーム６の移動位置（方位角θ）に応じて第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐを自動調整するようになっている。その詳細を、図８を用いて説明する。
【００５０】
例えば図８で示すように第１フレーム６（詳細には、ガイドレール５の外周面における走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂの当接点の位置）が方位角θ＝５０°に位置する場合、走行輪４３，４６Ａ，４６Ｂに対するガイドレール５の周方向の一方側と反対側とでは曲率が異なり、方位角方向線Ｂに対するガイドローラ５０Ａとガイドローラ５０Ｂの位置関係及びガイドローラ５０Ｃとガイドローラ５０Ｄの位置関係は、線対称とならない。このとき、ガイドレール５の外周面における従動走行輪４６Ａの当接点を支点とし、固定ピン５５Ａに作用する引張りばね５３Ａの引張り力Ｆ１によって図中右回りの回転モーメントＭ１（下記の式（１）参照）が生じ、また固定ピン５５Ｂに作用する引張りばね５３Ｂの引張り力Ｆ２によって図中左回りの回転モーメントＭ２（下記の式（２）参照）が生じる。
【００５１】
Ｍ１＝Ｆ１’×Ｌ＝Ｆ１×sin α１×Ｌ ・・・（１）
Ｍ２＝Ｆ２’×Ｌ＝Ｆ２×sin α２×Ｌ ・・・（２）
Ｆ１’：固定ピン５５Ａに作用するモーメント荷重
Ｆ２’：固定ピン５５Ｂに作用するモーメント荷重
Ｌ：分岐管２の半径方向断面に射影した場合のガイドレール５における従輪４６Ａの当接点と固定ピン５５Ａ又は５５Ｂの軸中心点との距離
α１：引張りばね５３Ａの回転角
α２：引張りばね５３Ｂの回転角
同様に、図示しないが、ガイドレール５の外周面における従動走行輪４６Ｂの当接点を支点とし、固定ピン５５Ｃに作用する引張りばね５３Ｃの引張り力Ｆ３によって右回りの回転モーメントＭ３（下記の式（３）参照）が生じ、また固定ピン５５Ｄに作用する引張りばね５３Ｄの引張り力Ｆ４によって左回りの回転モーメントＭ４（下記の式（４）参照）が生じる。
【００５２】
Ｍ３＝Ｆ３’×Ｌ＝Ｆ３×sin α３×Ｌ ・・・（３）
Ｍ４＝Ｆ４’×Ｌ＝Ｆ４×sin α４×Ｌ ・・・（４）
Ｆ３’：固定ピン５５Cに作用するモーメント荷重
Ｆ４’：固定ピン５５Dに作用するモーメント荷重
Ｌ：分岐管２の半径方向断面に射影した場合のガイドレール５における従輪４６Bの当接点と固定ピン５５C又は５５Dの軸中心点との距離
α３：引張りばね５３Cの回転角
α４：引張りばね５３Dの回転角
そして、ガイドローラ５０Ａとガイドローラ５０Ｂの位置関係が方位角方向線Ｂに対して線対称ではないから、引張りばね５３Ａと引張りばね５３Ｂは互いに伸縮長さが異なって引張り力Ｆ１，Ｆ２が異なるとともに回転角α１，α２も異なるようになる。同様に、ガイドローラ５０Ｃとガイドローラ５０Ｄの位置関係が方位角方向線Ｂに対して線対称ではないから、引張りばね５３Ｃと引張りばね５３Ｄは互いに伸縮長さが異なって引張り力Ｆ３，Ｆ４が異なるとともに回転角α３，α４も異なるようになる。そのため、回転モーメントＭ１と回転モーメントＭ２のつり合い、並びに回転モーメントＭ３と回転モーメントＭ４のつり合いがとれるようになるまで、ガイドレール５に対する第１フレーム６の姿勢角θｐが変わる。その結果、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるようになっている。
【００５３】
以上のように、本実施形態においては、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけることができ、探傷精度を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態においては、回転機構１１によって第２フレーム８に対し半径方向移動機構１１を分岐管２の軸方向に回動させ、超音波探触子４を分岐管２の略半径方向に移動（走査）するときの走査角度を調整することができる。したがって、方位角θに応じて超音波探触子４を母管１の表面に位置決めすることができ、走査性能を向上させることができる。
【００５５】
次に、本実施形態の配管検査装置の制御系について説明する。図９は、制御系の機能的構成を表すブロック図である。
【００５６】
図９及び前述の図１で示すように、配管検査装置の制御系は、上述したモータ１８，３１，４１，４８を駆動制御する移動制御器６０と、超音波探触子４に配線接続された超音波探傷器６１と、これら移動制御器６０及び超音波探傷器６１に配線接続されたコントローラ６２とで構成されている。
【００５７】
移動制御器６０は、周方向移動機構７のエンコーダ４９からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて周方向駆動用モータ４８を駆動制御する周方向駆動用アンプ６３と、回転駆動機構１１のエンコーダ４２からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて回転駆動用モータ４１を駆動制御する回転駆動用アンプ６４と、軸方向移動機構９のエンコーダ１９からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて軸方向駆動用モータ１８を駆動制御する軸方向駆動用アンプ６５と、半径方向移動機構１０のエンコーダ３２からの検出信号を入力するとともに、コントローラ６２からの指令信号に応じて半径方向駆動用モータ３１を駆動制御する半径方向駆動用アンプ６６とを有している。なお、周方向駆動用アンプ６３には、近接センサ５７からの検出信号も入力されるようになっている。
【００５８】
超音波探傷器６１は、詳細を図示しないが、パルス電圧発生部及び受信アンプを有している。超音波探傷器６１のパルス電圧発生部は、コントローラ６２からの指令信号に応じて超音波探触子４にパルス信号を出力し、超音波探触子４は、これに応じて超音波を発信するようになっている。また、超音波探傷器６１の受信アンプは、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２に出力するようになっている。
【００５９】
コントローラ６２は、母管１、分岐管２、及び溶接部３の構造データを予め記憶するとともに、探傷条件を設定する探傷条件設定部６７と、前述した構造データ及び探傷条件に基づき各制御パラメータを演算して制御テーブルを作成する制御テーブル演算部６８と、この制御テーブル演算部６８で作成された制御テーブルを記憶する制御テーブル記憶部６９と、この制御テーブル記憶部６９で記憶された制御テーブルに基づき指令信号を生成して移動制御器６０及び超音波探傷器６１に出力する制御指令部７０と、超音波探傷器６１から入力した超音波反射信号を処理し、探傷データとして収録するデータ収録部７１とを有している。なお、コントローラ６２の制御指令部７０には、エンコーダ１９，３２，４２，４９からの検出信号が入力されるようになっている。
【００６０】
コントローラ６２の制御テーブル作成機能における制御手順を図１０により説明する。図１０は、コントローラ６２の制御テーブル作成の処理内容を表すフローチャートである。
【００６１】
この図１０において、まずステップ１００において、コントローラ６２の探傷条件設定部６７は、周方向移動機構７の移動量ピッチ（以降、周方向移動量ピッチと称す）Δｌを設定する。そして、ステップ１１０に進み、コントローラ６２の制御テーブル演算部６８は、探傷条件設定部６７で設定された周方向移動量ピッチΔｌに基づき、周方向移動機構７による第１フレーム６の移動位置（方位角）θｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、θ０＝０°，θｎ≒３６０°）。その後、ステップ１２０に進み、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）（詳細には、例えば楕円形状の溶接線３ａに対する直角方向線Ｃの角度）を演算し、さらに、ステップ１３０に進み、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐｉ及び探傷条件設定部６７で予め記憶された構造データに基づき、超音波探触子４の走査方向における配管の断面形状及び溶接部３の中心位置を演算する。具体例として、第１フレーム６が移動位置θｉ＝９０°に位置する場合の配管の断面形状を、図１１及び図１２（Ｂ）に示す。
【００６２】
そして、ステップ１４０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、上述のステップ１３０で得られた配管の断面形状及び溶接部３の中心位置に基づき、超音波が溶接部３（詳細には、溶接金属、及び溶接金属と母材との境界から母材側に１０ｍｍ程度の熱影響部）に伝播するように、母管１の表面における超音波の入射範囲を設定する。
【００６３】
そして、ステップ１５０に進み、制御テーブル演算部６８は、超音波探触子４を母管１側に押付ける圧縮ばね３５Ａ，３５Ｂの変位が最小となるように、回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角φｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、回動角φ０＝０°であって、これは分岐管２の軸方向に対して垂直な方向を示す）。具体的に説明すると、例えば図１１で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の両端位置Ｐ，Ｒにおいて、母管１の表面に対する接線と分岐管２の半径方向線（図１１中左右方向線）との間の角度φａｉ，φｂｉを演算し、それらの平均値を演算し、この平均値を回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角φｉとして設定する。なお、超音波の入射範囲の中間位置Ｑにおいて、母管１の表面に対する接線と分岐管２の半径方向線との間の角度を演算し、これを回動角φｉとして設定してもよい。そして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、前回の第１フレーム６の移動位置θｉ−１における半径方向移動機構１０の回動角φｉ−１と今回の第１フレーム６の移動位置θｉにおける半径方向移動機構１０の回動角φｉとの差分（回動角変化量）Δφｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。
【００６４】
そして、ステップ１６０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、母管１の表面における超音波の各入射位置と半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線との距離の最小値が方位角θ０＝０°の場合の距離と等しくなるように、軸方向移動機構９による第２フレーム８の移動位置（以降、軸方向移動位置と称す）ｄｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する（但し、軸方向移動位置ｄ０は所定の設定値）。具体的に説明すると、例えば図１１で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の中間位置Ｑ（言い換えれば、２軸ジンバル３４による超音波探触子４の傾斜角と回転機構１１による半径方向移動機構１０の回動角とがほぼ等しくなる位置）と半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線（図１１中点線で示す）との距離ｈｉが方位角θ０＝０°の場合の距離ｈ０（図１２（Ａ）参照）と等しくなるように、第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉを演算する。そして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、前回の第１フレーム６の移動位置θｉ−１における第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉ−１と今回の第１フレーム６の移動位置θｉにおける第２フレーム８の軸方向移動位置ｄｉとの差分（軸方向移動変化量）Δｄｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）を演算する。
【００６５】
そして、ステップ１７０に進み、制御テーブル演算部６８は、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、半径方向移動機構１０による超音波探触子４の移動範囲（以降、走査範囲と称す）ｐａｉ，ｐｂｉ（ｉ＝０，１，２，…，ｎ）を演算する。具体的に説明すると、例えば図１１中一点鎖線で示すように、上述のステップ１３０で得られた超音波の入射範囲の両端位置Ｐ，Ｒのそれぞれを通るように、半径方向移動機構１０のボールねじ２７の軸心線に対する垂直線を引き、ボールねじ２７の軸心線とそれら垂直線との交点を走査開始位置ｐａｉ及び走査終了位置ｐｂｉとして設定する。また、走査開始位置ｐａｉと走査終了位置ｐｂｉとの差分（走査距離）Δｐｉを演算する。なお、走査開始位置ｐａｉ及び走査終了位置ｐｂｉは、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に異なるように設定することが好ましいものの、同じとなるように設定してもよい。
【００６６】
そして、ステップ１８０に進み、図１３に示すように制御テーブルとして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφｉ、軸方向移動変化量Δｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを制御テーブル記憶部６９に記憶（格納）させる。
【００６７】
そして、コントローラ６２の制御指令部７０は、制御テーブル記憶部６３で記憶された制御テーブルに基づき移動制御器６０に移動指令信号を出力するとともに、超音波探傷器６１に超音波発信指令信号を出力するようになっている。このようなコントローラ６２の探傷制御機能における制御手順を図１４により説明する。図１４は、コントローラ６２の探傷制御の処理内容を表すフローチャートである。
【００６８】
この図１４において、まず、例えば初期位置設定コマンドが入力されると、ステップ２００において、コントローラ６２の制御指令部７０は、初期位置の指令信号を移動制御器６０の周方向駆動用アンプ６３、回転駆動用アンプ６４、及び軸方向駆動用アンプ６５に出力する。これにより、周方向駆動用アンプ６３は、周方向駆動用モータ４８を駆動し、近接センサ５７でガイドレール５のスリット５ｂが検出される位置（すなわち、方位角θ０＝０°）まで第１フレーム６を移動させる。また、回転駆動用アンプ６４は、回転駆動用モータ４１を駆動し、半径方向移動機構１０を回動角φ０＝０°まで回動させる。また、軸方向駆動用アンプ６５は、軸方向駆動用モータ１８を駆動し、所定の軸方向移動位置ｄ０まで第２フレーム８を移動させる。なお、所定の軸方向移動位置ｄ０に関しては、方位角θ０＝０°及び回動角φ０＝０°が設定された後、作業員の手動操作にて設定変更可能としてもよい。そして、ステップ２１０に進み、識別子ｉ＝０（初期値）が設定される。
【００６９】
そして、例えば探傷検査開始コマンドが入力されると、ステップ２２０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝０であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査開始位置ｐａ０を読込み、走査開始位置ｐａ０の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し（詳細には、エンコーダ３２の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、走査開始位置ｐａ０まで超音波探触子４を移動させる。その後、ステップ２３０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝０であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査終了位置ｐｂ０を読込み、走査終了位置Ｐｂ０の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力するとともに、超音波発信指令信号を超音波探傷器６１に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し（詳細には、エンコーダ３２の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、走査終了位置ｐｂ０まで超音波探触子４を移動させる。これと同時に、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波を発信させるとともに、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２のデータ収録部７１に出力する。コントローラ６２のデータ収録部７１は、超音波探傷器６１から入力した超音波反射信号を処理し、探傷データとして収録する。この探傷データには、超音波探触子４の位置情報（詳細には、少なくとも第１フレーム６の移動位置θｉ及び半径方向移動機構１０による超音波探触子４の移動位置）が含まれている。なお、コントローラ６２の制御指令部７０は、超音波探触子４が走査終了位置ｐｂ０まで移動すると、超音波探傷器６１に超音波停止指令信号を出力する。これにより、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波の発信を停止させる。
【００７０】
そして、ステップ２４０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝ｎであるか否か（言い換えれば、探傷検査が終了したか否か）を判定する。最初は、ステップ２４０の判定が満たされないので、ステップ２５０に移る。ステップ２５０では、識別子ｉ＝ｉ＋１＝１が演算される。そして、ステップ２６０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφ１、及び軸方向移動変化量Δｄ１を読込む。そして、周方向移動量ピッチΔｌの指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の周方向駆動用アンプ６３に出力し、回動角変化量Δφ１の指令信号（指令パルス）を移動制御器６０の回転駆動用アンプ６４に出力し、軸方向移動変化量Δｄ１の指令信号を移動制御器６０の軸方向駆動用アンプ６５に出力する。これにより、周方向駆動用アンプ６３は、周方向駆動用モータ４８を駆動し（詳細には、エンコーダ４９の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、方位角θ１まで第１フレーム６を移動させる。また、回転駆動用アンプ６４は、回転駆動用モータ４２を駆動し（詳細には、エンコーダ４１の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、回動角φ１まで半径方向移動機構１０を回動させる。また、軸方向駆動用アンプ６５は、軸方向駆動用モータ１８を駆動し（詳細には、エンコーダ１９の検出パルス数が指令バルス数と同じとなるまで駆動し）、軸方向移動値ｄ１まで第２フレーム９を移動させる。
【００７１】
そして、上述のステップ２２０に戻り、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査開始位置ｐａ１を読込み、走査開始位置ｐａ１の指令信号を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し、走査開始位置ｐａ１まで超音波探触子４を移動させる。その後、ステップ２３０に進み、コントローラ６２の制御指令部７０は、識別子ｉ＝１であるから、制御テーブル記憶部６９で記憶された走査終了位置ｐｂ１を読込み、走査終了位置Ｐｂ１の指令信号を移動制御器６０の半径方向駆動用アンプ６６に出力するとともに、超音波発信指令信号を超音波探傷器６１に出力する。これにより、半径方向駆動用アンプ６６は、半径方向駆動用モータ３１を駆動し、走査終了位置ｐｂ１まで超音波探触子４を移動させる。これと同時に、超音波探傷器６１は、超音波探触子４に超音波を発信させるとともに、超音波探触子４で受信された超音波反射信号を受信し、この受信した超音波反射信号をコントローラ６２のデータ収録部７１に出力する。
【００７２】
そして、ステップ２４０の判定が満たされるまで、上述したステップ２５０，２６０，２２０，及び２３０が繰返し行われる。そして、識別子ｉ＝ｎとなってステップ２４０の判定が満たされると、探傷制御が終了する。
【００７３】
以上のように構成された本実施形態においては、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけながら、超音波探触子４を母管１の表面に位置決めすることができ、超音波探触子４を自動的に走査することができる。したがって、探傷精度を高めながら、効率よく探傷検査を行うことができる。
【００７４】
次に、本発明の他の実施形態を図１５及び図１６により説明する。本実施形態は、上記アーム５２Ａ〜５２Ｄに代えて、スライダを設けた実施形態である。なお、本実施形態において、上記一実施形態と同等の部分は同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００７５】
図１５は、本実施形態におけるガイドレール及び周方向移動機構の詳細構造を表す側面図であり、図１６は、図１５中矢視断面XVI−XVIにおける断面図である（なお、第１フレーム及び周方向移動機構が方位角θ＝０°に位置する場合を示す）。
【００７６】
本実施形態では、周方向移動機構８０は、一対のガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと、これらガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを回転可能に支持する可動ピン８１Ａ，８１Ｂと、第１ベースプレート８２に対する可動ピン８１Ａ，８１Ｂのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向にスライドさせる一対のスライダ８３Ａ，８３Ｂと、可動ピン８１Ａ，８１Ｂを分岐管２の略半径方向外側に引張る一対の引張りばね５３Ａ，５３Ｂとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００７７】
第１ベースプレート８２には分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライド溝８２ａ，８２ｂが形成されている。スライダ８３Ａは、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ａ，８４Ｂと、これらリニアガイド８４Ａ，８４Ｂでスライド可能に支持され、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａに挿通された可動ピン８１Ａを支持するスライダプレート８５Ａとで構成されている。同様に、スライダ８３Ｂは、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ｂの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｃ，８４Ｄと、これらリニアガイド８４Ｃ，８４Ｄでスライド可能に支持され、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ｂに挿通された可動ピン８１Ｂを支持するスライダプレート８５Ｂとで構成されている。なお、第１ベースプレート８２のスライド溝８２ａ，８２ｂ及びスライダ８３Ａ，８３Ｂは、可動ピン８１Ａ，８１Ｂ（すなわち、ガイドローラ５０Ａ，５０Ｂ）のそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００７８】
引張りばね５３Ａは、起端側が第１ベースプレート８２に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ａに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｂは、起端側が第１ベースプレート８２に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｂに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドローラ５０Ａ，５０Ｂを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ａ，５３Ｂは、仕様が互いに同じであり、それらの回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００７９】
また、周方向移動機構７Ａは、一対のガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ（但し、図１５中５０Ｃのみ示す）と、これらガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを回転可能に支持する可動ピン８１Ｃ，８１Ｄ（但し、図１５中８１Ｃのみ示す）と、第２ベースプレート８６に対する可動ピン８１Ｃ，８１Ｄのそれぞれの位置を分岐管２の略半径方向にスライドさせるスライダ８３Ｃ，８３Ｄ（但し、図１５中８３Ｃのみ示す）と、可動ピン８１Ｃ，８１Ｄを分岐管２の略半径方向外側に引張る引張りばね５３Ｃ，５３Ｄとを有している。このような構成により、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄは、楕円形状のガイドレール５の内周面に追従するようになっている。
【００８０】
第２ベースプレート８６には分岐管２の略半径方向に延在する一対のスライド溝８６ａ，８６ｂ（但し、図１５中８６ａのみ示す）が形成されている。スライダ８３Ｃは、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｅ，８４Ｆ（但し、図１５中８４Ｅのみ示す）と、これらリニアガイド８４Ｅ，８４Ｆでスライド可能に支持され、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａに挿通された可動ピン８１Ｃを支持するスライダプレート８５Ｃとで構成されている。同様に、スライダ８３Ｄは、図示しないものの、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ｂの両側に設けられた１組のリニアガイド８４Ｇ，８４Ｈと、これらリニアガイド８４Ｇ，８４Ｈでスライド可能に支持され、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ｂに挿通された可動ピン８１Ｄを支持するスライダプレート８５Ｄとで構成されている。なお、第２ベースプレート８６のスライド溝８６ａ，８６ｂ及びスライダ８３Ｃ，８３Ｄは、可動ピン８１Ｃ，８１Ｄ（すなわち、ガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄ）のそれぞれの移動方向及び移動範囲が基準線Ｄに対して線対称となるように構成されている。
【００８１】
引張りばね５３Ｃは、起端側が第２ベースプレート８６に固定ピン５５Ａを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｃに接続されている。同様に、引張りばね５３Ｄは、起端側が第２ベースプレート８６に固定ピン５５Ｂを介し回転可能に支持され、先端側が可動ピン８１Ｄに接続されている。そして、これら引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄを分岐管２の略径方向外側に移動させ、ガイドレール５の内周面に押付けるようになっている。なお、引張りばね５３Ｃ，５３Ｄは、仕様が互いに同じであり、それらの回転中心位置が基準線Ｄに対して線対称となるように配置されている。
【００８２】
そして、引張りばね５３Ａ，５３Ｂの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ａ，５０Ｂと従動走行輪４６Ａの３点支持、並びに引張りばね５３Ｃ，５３Ｄの引張り力によってガイドレール５を狭持するガイドローラ５０Ｃ，５０Ｄと従動走行輪４６Ｂの３点支持により、ガイドレール５の周方向における第１フレーム６の位置決めが行われている。
【００８３】
このように構成された周方向移動機構８０においても、上記一実施形態の周方向移動機構７と同様、分岐管２の軸方向から見た場合に、基準線Ｄ（すなわち、超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２）が溶接線３ａに対する直角方向線Ｃとほぼ重なるように、第1フレーム６の移動位置に応じて第１フレーム６のガイドレール５に対する姿勢角θｐを自動調整するようになっている。したがって、上一実施形態と同様、方位角θに応じて超音波探触子４の超音波発信方向線Ａ２を溶接線３ａに対する直角方向線Ｃに近づけることができ、探傷精度を向上させることができる。
【００８４】
なお、上記実施形態においては、周方向移動機構７，８０は、ガイドレール５の外周面を走行する駆動走行輪４３及び従動走行輪４６Ａ，４６ｂと、ガイドレール５の内周面を走行する二対のガイドローラ５０Ａ〜５０Ｄとを備えた構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、少なくとも１つの走行輪と少なくとも一対のガイドローラとを備えていればよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、コントローラ６２の制御テーブル記憶部６３は、制御テーブルとして、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、周方向移動量ピッチΔｌ、回動角変化量Δφｉ、軸方向移動変化量Δｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを記憶した場合を例にとって説明したが、これに限らない。すなわち、例えば、第１フレーム６の移動位置θｉ毎に、回動角φｉ、軸方向移動位置ｄｉ、並びに走査範囲ｐａｉ，ｐｂｉ及び走査距離Δｐｉを記憶してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
１ 母管
２ 分岐管
３ 溶接部
３ａ 溶接線
４ 超音波探触子
５ ガイドレール
５ｂ スリット
６ 第１フレーム
７ 周方向移動機構
８ 第２フレーム
９ 軸方向移動機構
１０ 半径方向移動機構
１１ 回転機構
４３ 駆動走行輪（走行輪）
４６Ａ，４６Ｂ 従動走行輪（走行輪）
５０Ａ〜５０Ｄ ガイドローラ
５１Ａ〜５１Ｄ 可動ピン（回転軸）
５２Ａ〜５２Ｄ アーム（ローラ移動機構、姿勢角調整手段）
５３Ａ〜５３Ｄ 引張りばね（姿勢角調整手段）
５７ 近接センサ（原点位置検出器）
６０ 移動制御器（探触子移動制御手段）
６２ コントローラ（記憶手段、探触子移動制御手段、周方向移動位置演算手段、姿勢角演算手段、回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段）
８０ 周方向移動機構
８１Ａ〜８１Ｄ 可動ピン（回転軸）
８３Ａ〜８３Ｄ スライダ（ローラ移動機構、姿勢角調整手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように前記母管の外周部に前記分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部であって、前記分岐管の軸方向から見た場合にその溶接線が楕円形状となる溶接部を検査対象とし、
前記分岐管の外周側に取付けられ、前記分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、
前記ガイドレールと第１フレームとの間で介在し、かつ、前記ガイドレールの外周面を走行する少なくとも１つの走行輪、及び前記走行輪に対し前記ガイドレールの周方向の一方側及び反対側に配置されて前記ガイドレールの内周面を走行する対のガイドローラを有し、前記ガイドレールに対し前記第１フレームを前記分岐管の周方向に移動させる周方向移動機構と、
前記第１フレームと第２フレームとの間で介在し、前記第１フレームに対し前記第２フレームを前記分岐管の軸方向に移動させる軸方向移動機構と、
前記第２フレームと超音波探触子との間で介在し、前記第２フレームに対し前記超音波探触子を前記分岐管の略半径方向に移動させる半径方向移動機構とを備えた配管検査装置であって、
前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記超音波探触子の超音波発信方向線が、前記楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対する前記超音波入射位置を交点とした垂直線とほぼ重なるように、前記第1フレームの移動位置に応じて前記第１フレームの前記ガイドレールに対する姿勢角を自動調整する姿勢角調整手段を有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の配管検査装置において、
前記ガイドレールは、前記楕円形状の溶接線に対して相似形となる軌道を有し、
前記走行輪は、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記ガイドレールの外周面における前記走行輪の当接点と前記走行輪の回転中心点とを結ぶ基準線が、前記超音波探触子の超音波発信方向線と重なるように、前記第１フレームに取付けられており、
前記姿勢角調整手段は、
前記第１フレームに対する前記対のガイドローラのそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が前記基準線に対して線対称となるように構成した対のローラ移動機構と、
先端側が前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれに接続され起端側が第１フレームに回転可能に支持され、前記対のガイドローラを前記分岐管の略半径方向外側に引張る対の引張りばねとを有し、
前記対の引張りばねは、それらの起端側の回転中心位置が前記基準線に対して線対称となるように配置されたことを特徴とする配管検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の配管検査装置において、
前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に回動させる対のアームを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の配管検査装置において、
前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向にスライドさせる対のスライダを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の配管検査装置において、
前記第２フレームに対し前記半径方向移動機構を前記分岐管の軸方向に回動させる回転機構を備えたことを特徴とする配管検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の配管検査装置において、
制御テーブルとして、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置毎に、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段で記憶された制御テーブルに基づき前記周方向移動機構、前記回転機構、前記軸方向移動機構、及び前記半径方向移動機構を制御する探触子移動制御手段とを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の配管検査装置において、
前記周方向移動機構の移動量ピッチに基づき、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置を演算する周方向移動位置演算手段と、
前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記超音波発信方向調整手段で自動調整される前記第１フレームの姿勢角を演算する姿勢角演算手段と、
前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記姿勢角演算手段で演算された前記第１フレームの姿勢角並びに予め記憶された前記母管、前記分岐管、及び前記溶接部の構造データに基づき配管の断面形状を演算し、この配管の断面形状に基づき、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を演算する回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段とをさらに有し、
前記記憶手段は、制御テーブルとして、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段で演算された前記半径方向移動機構の回動角、前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記超音波探触子の走査範囲を記憶することを特徴とする配管検査装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の配管検査装置において、
前記ガイドレールの所定の周方向位置にはスリットが形成されており、
前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置の原点として、前記ガイドレールのスリットの位置を検出する原点位置検出器を前記第１フレームに設けたことを特徴とする配管検査装置。
【請求項１】
母管と分岐管が互いに異径でほぼ直交するように前記母管の外周部に前記分岐管の端部が突合せ溶接された溶接部であって、前記分岐管の軸方向から見た場合にその溶接線が楕円形状となる溶接部を検査対象とし、
前記分岐管の外周側に取付けられ、前記分岐管の周方向に延在する環状のガイドレールと、
前記ガイドレールと第１フレームとの間で介在し、かつ、前記ガイドレールの外周面を走行する少なくとも１つの走行輪、及び前記走行輪に対し前記ガイドレールの周方向の一方側及び反対側に配置されて前記ガイドレールの内周面を走行する対のガイドローラを有し、前記ガイドレールに対し前記第１フレームを前記分岐管の周方向に移動させる周方向移動機構と、
前記第１フレームと第２フレームとの間で介在し、前記第１フレームに対し前記第２フレームを前記分岐管の軸方向に移動させる軸方向移動機構と、
前記第２フレームと超音波探触子との間で介在し、前記第２フレームに対し前記超音波探触子を前記分岐管の略半径方向に移動させる半径方向移動機構とを備えた配管検査装置であって、
前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記超音波探触子の超音波発信方向線が、前記楕円形状の溶接線における超音波入射位置を接点とした接線に対する前記超音波入射位置を交点とした垂直線とほぼ重なるように、前記第1フレームの移動位置に応じて前記第１フレームの前記ガイドレールに対する姿勢角を自動調整する姿勢角調整手段を有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の配管検査装置において、
前記ガイドレールは、前記楕円形状の溶接線に対して相似形となる軌道を有し、
前記走行輪は、前記分岐管の軸方向から見た場合に、前記ガイドレールの外周面における前記走行輪の当接点と前記走行輪の回転中心点とを結ぶ基準線が、前記超音波探触子の超音波発信方向線と重なるように、前記第１フレームに取付けられており、
前記姿勢角調整手段は、
前記第１フレームに対する前記対のガイドローラのそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に移動可能とし、それらの移動方向及び移動範囲が前記基準線に対して線対称となるように構成した対のローラ移動機構と、
先端側が前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれに接続され起端側が第１フレームに回転可能に支持され、前記対のガイドローラを前記分岐管の略半径方向外側に引張る対の引張りばねとを有し、
前記対の引張りばねは、それらの起端側の回転中心位置が前記基準線に対して線対称となるように配置されたことを特徴とする配管検査装置。
【請求項３】
請求項２記載の配管検査装置において、
前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向に回動させる対のアームを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の配管検査装置において、
前記対のローラ移動機構は、前記第１フレームに対する前記対のガイドローラの回転軸のそれぞれの位置を前記分岐管の略半径方向にスライドさせる対のスライダを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の配管検査装置において、
前記第２フレームに対し前記半径方向移動機構を前記分岐管の軸方向に回動させる回転機構を備えたことを特徴とする配管検査装置。
【請求項６】
請求項５記載の配管検査装置において、
制御テーブルとして、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置毎に、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段で記憶された制御テーブルに基づき前記周方向移動機構、前記回転機構、前記軸方向移動機構、及び前記半径方向移動機構を制御する探触子移動制御手段とを有することを特徴とする配管検査装置。
【請求項７】
請求項６記載の配管検査装置において、
前記周方向移動機構の移動量ピッチに基づき、前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置を演算する周方向移動位置演算手段と、
前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記超音波発信方向調整手段で自動調整される前記第１フレームの姿勢角を演算する姿勢角演算手段と、
前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記姿勢角演算手段で演算された前記第１フレームの姿勢角並びに予め記憶された前記母管、前記分岐管、及び前記溶接部の構造データに基づき配管の断面形状を演算し、この配管の断面形状に基づき、前記回転機構による前記半径方向移動機構の回動角、前記軸方向移動機構による前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記半径方向移動機構による前記超音波探触子の走査範囲を演算する回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段とをさらに有し、
前記記憶手段は、制御テーブルとして、前記周方向移動位置演算手段で演算された前記第１フレームの移動位置毎に、前記回動角・軸方向移動位置・走査範囲演算手段で演算された前記半径方向移動機構の回動角、前記第２フレームの軸方向移動位置、及び前記超音波探触子の走査範囲を記憶することを特徴とする配管検査装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の配管検査装置において、
前記ガイドレールの所定の周方向位置にはスリットが形成されており、
前記周方向移動機構による前記第１フレームの移動位置の原点として、前記ガイドレールのスリットの位置を検出する原点位置検出器を前記第１フレームに設けたことを特徴とする配管検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１１−１７４８６７（Ｐ２０１１−１７４８６７Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０３８２（Ｐ２０１０−４０３８２）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５０７２５０４２７）日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社 (858)
【Ｆターム（参考）】
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