JP2004037210A

JP2004037210A - Columnar body flaw detecting method and flaw detecting robot

Info

Publication number: JP2004037210A
Application number: JP2002193831A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tada; 多田　宏行; Fuminori Morioka; 森岡　文則; Chihiro Kamimuta; 上牟田　千尋; Tetsuya Takeshita; 竹下　哲哉
Original assignee: DORO HOZEN GIJUTSU CENTER; DORO HOZEN GIJUTSU CT; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: DORO HOZEN GIJUTSU CENTER; DORO HOZEN GIJUTSU CT; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP4015484B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely detect a flaw in a bead portion without omission by automatically detecting a weld bead of a columnar body such as a road lighting post. <P>SOLUTION: A robot body made to cling onto a columnar body is upwardly moved to detect a change in the wall thickness of the columnar body. When the change in the wall thickness is equal to or larger than a set value, it is deemed to be a welding area and the robot body is brought to a halt to cause a flaw detection sensor to confront the welding area. Then, flaw detection in the welding area is performed while the robot body makes go-around movement thereby causing the sensor to make go-around motion. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は柱状体探傷方法および探傷ロボットに係り、特に道路照明柱のような長尺柱状体の溶接部や照明灯取付部の損傷を早期に発見するための柱状体探傷方法および探傷ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、道路の側道部分には、交通安全上の見地から、夜間において路面を上方から照らすための道路照明柱が設備されている。この道路照明柱には色々なタイプがあるが、一般的には地上にポールを立設するとともに、その先端部を路面側に湾曲させ、湾曲先端部に照明灯を取り付けた構造となっている。このような道路照明柱では、構造力学的な関係から上部構造物の軽量化を図るようにしており、このため、ポール部分は上方に至るにしたがってテーパ状に縮径される構造とし、太目の基部側ポールと細めの先端側ポールとを溶接によって結合した構造となっている。
【０００３】
ところで、このような道路照明柱では、溶接箇所裏側に当て板をしているため結露により水がたまり腐食の原因となる。更に風の影響により繰り返し荷重がかかりポールの折損事故が発生する可能性がある。また、照明灯の取付箇所での腐食などにより照明灯や付属品の落下事故が発生するおそれがある。このため、定期的な点検作業が要請されている。
【０００４】
しかしながら、従来の一般的な点検作業は、熟練者による打音検査や目視検査により行われており、そのため梯子を利用したり、高所作業車を利用して検査を行うことが不可欠となっていた。通常、道路側部で行われるため、作業には危険が伴い、道路の片側を通行規制したりする必要があり、より安全で大掛かりな交通規制を行うことなく、また熟練度に依存せずに探傷作業を行える方法が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
溶接部位の探傷技術として実開平２−２１５５３号や、実開平６１−５９号、特開昭５８−２４８５６号に開示されたものがある。これらはいずれも同一円管を溶接した構造体の溶接部の探傷装置であるが、道路照明柱のような外径が変化する柱状体の検査はできないものであった。また、管体の途中に突起やその他の接続物などがあると、移動検査できないので問題であった。更には、探傷箇所である溶接ビード部分を自動的に的確に検出してこれに探傷センサを位置合わせし、ビード部分の探傷をなすことはできなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、道路照明柱などの柱状体の溶接ビードを自動的に検出してロボットを止め、探傷センサをビード部に位置合わせするとともに、ビード部分を漏れなく確実に探傷することができるようにした柱状体の探傷方法と探傷ロボットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る柱状体探傷方法は、柱状体にロボット本体を抱着させて上昇移動させつつ前記柱状体の肉厚変化を検出し、当該肉厚変化が設定値以上である場合にこれを溶接部位として探傷センサが当該溶接部位に対応するようにロボット本体を停止させた後、当該ロボット本体を周回動作させることにより前記探傷センサに周回運動を行わせながら前記溶接部位の探傷をなすことを特徴としている。この場合において、前記ロボット本体には子ロボットを搭載し、ロボット本体の停止位置から細身の柱状体先端部に抱着させて先端側に移動させ、カメラを周回アームにより旋回させて柱状体先端部外観を撮像することにより画像表示させて探傷するように構成することができる。
【０００８】
また、本発明に係る柱状体探傷ロボットは、昇降ローラを弾圧的に前記柱状体に当接させて外径の変化する柱状体を抱着状態で昇降可能とされるとともに停止位置で前記柱状体の周囲を旋回ローラにより旋回可能とされたロボット本体を有し、このロボット本体には前記柱状体の肉厚変化を検出する位置決めセンサと、前記ロボット本体に取り付けられ傷の有無を検出する探傷センサとを設け、前記位置決めセンサにより肉厚変化が設定値以上である場合にこれを溶接部位として前記探傷センサが当該溶接部位に対応するようにロボット本体を停止させた後、当該ロボット本体を周回動作させることにより前記探傷センサに周回運動を行わせるコントローラを備え、前記溶接部位の探傷をなすことを特徴としている。前記ロボット本体には分離・離脱可能とし柱状体の小径側先端部に移動可能とした子ロボットを搭載し、この子ロボットには柱状体先端部を撮像可能なカメラを搭載し、当該子ロボットによる柱状体先端側の表示画像により探傷するようにできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る柱状体探傷方法および探傷ロボットの具体的実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図４は実施形態に係る探傷ロボット１０の構造を示す図である。これらに図示されているように、探傷ロボット１０は、柱状体としての道路照明柱１２に対面されるメインフレーム１４と、前記道路照明柱１２を左右から抱きかかえ可能に前記メインフレーム１４に取り付けられた一対の開閉フレーム１６（１６Ｒ、１６Ｌ）とからなる前記ロボット本体１８を有している。そして、このロボット本体１８には前記道路照明柱１２を昇降するための昇降ローラ２０と、道路照明柱１２の周囲を旋回するためのローラ２２（２２Ｒ、２２Ｃ、２２Ｌ）とが選択接触可能に取り付けられている。
【００１０】
まず、ロボット本体１８を昇降させるための構成は次のようになっている。前記メインフレーム１４に一対の開閉フレーム１６（１６Ｒ、１６Ｌ）が取り付けられているが、各開閉フレーム１６は、道路照明柱１２との対面部を開口させたコ字型断面の直方体容器状に形成されている。各開閉フレーム１６の内部の上下位置には、転動面をＶ溝に形成した鼓型の昇降ローラ２０を回転軸が水平となるように取り付けており、ローラ転がり面としてのＶ溝がフレーム開口部から臨むように設定して、前記道路照明柱１２を左右から挟み込んで転接できるようにしている。したがって、ロボット本体１８は、開閉フレーム１６を左右から道路照明柱１２に近接させて上下各一対の昇降ローラ２０を押し付けた状態に転接させることにより、道路照明柱１２に抱着される。
【００１１】
道路照明柱１２にロボット本体１０を抱着させるために、各開閉フレーム１６はその上下端板部分でメインフレーム１４に対して上下の平行リンク機構２４により支持され、左右の昇降ローラ２０が平行状態を維持しながら開閉動作可能にして、道路照明柱１２に左右方向から近接離反できるように支持されている。また、前記開閉フレーム１６を道路照明柱１２に押し付けて昇降ローラ２０を強制的に転接させる倍力機構を利用したクランプ機構２６を設けている。クランプ機構２６は、メインフレーム１４を反力受け部材として、左右の開閉フレーム１６Ｒ、１６Ｌに道路照明柱１２に向けた押付力を加えて抱着させ、あるいは押付力を解除して昇降ローラ２０を道路照明柱１２から離反させる。このため、実施形態では、図１に示すように、メインフレーム１４側に設けたクランプレバー２８の先端部にスリーブ３０をピン結合しておき、このスリーブ３０にシャフト３２を挿通させ、シャフト３２の先端部を開閉フレーム１６にやはりピン結合している。そして、スリーブ３０と連結シャフト３２との間にコイルスプリング３４を介装させ、スプリング３４による弾圧力により連結シャフト３２が突出する方向に力が作用するようにしている。これにより開閉フレーム１６が道路照明柱１２に向けた付勢力を常に得ることができるので、ロボット本体１８の昇降移動によって昇降ローラ２０がクランプする位置における道路照明柱１２の径が変化しても、これに追随して抱着状態を維持することができる。すなわち、クランプレバー２８をクランプ位置に操作することにより、左右の開閉フレーム１６Ｒ、１６Ｌが近接する方向に弾圧付勢され、昇降ローラ２０の転動面であるＶ溝内に常に道路照明柱１２の側面部が入り込み、昇降ローラ２０が道路照明柱１２に密着して転動できるようになる。これにより図１に示しているように、道路照明柱１２が下部の大径部から上部の小径部に変化しても、昇降ローラ２０が確実に道路照明柱１２を抱着し、ロボット本体１８が安定して昇降できるようになるのである。なお、上記スプリング３４を利用したクランプ機構２６に代えて、電気モータなどのアクチュエータを利用したクランプ機構などを採用することができる。
【００１２】
上記構成により、道路照明柱１２がメインフレーム１４と左右の開閉フレーム１６とによって抱着され、しかも平行リンク機構２４によって道路照明柱１２の径が変わっても常にその左右から開閉フレーム１６が挟み込むため、開閉フレーム１６同士の間には開口隙間Ｇが形成される。ロボット本体１８を昇降させる際に、この開口隙間Ｇがあるため、道路照明柱１２に障害物があった場合にもこれを回避して移動できるものとなっている。
【００１３】
なお、各開閉フレーム１６に取り付けられている上下の昇降ローラ２０はフレーム内臓のモータで駆動可能となっており、昇降ローラ２０の軸と図示していないモータ軸に取り付けたプーリに巻きかけたベルトにより回転力を伝達して、昇降方向に回転駆動されるようになっている。
【００１４】
左右の開閉フレーム１６Ｒ、１６Ｌは前述したように、各々上下２箇所の平行リンク機構２４によってメインフレーム１４に支持されているが、両者が一定の関係をもって開閉されるように、この実施形態では、両フレーム１６Ｒ、１６Ｌを開脚アーム３６によって連結している（図２参照）。開脚アーム３６は一対の等長アームをピン結合して開閉できる構成としたもので、両等長アームのピン連結部３８はメインフレーム１４のセンタに形成したガイド溝４０に摺動可能に取り付けられている。ガイド溝４０は開閉フレーム１６の開閉動作方向と直行する方向に長く形成されたもので、ピン連結部３８が開閉フレーム１６の開閉量に応じて道路照明柱１２の半径方向に沿う方向に位置移動しつつ、ロボット本体１８の左右の振れを吸収できるようにしている。
【００１５】
一方、ロボット本体１８には、上記昇降ローラ２０と共に、旋回ローラ２２が取り付けられている。これは探傷作業をなす場合に、後述する探傷センサを探査位置で道路照明柱１２の周りに周回させるために用いられる。この旋回ローラ２２は、図２〜図４から理解できるように、３点式ローラユニットとして上下に２組配置した構成とされている。各ユニットは開閉フレーム１６の上下端板の外側に取り付けられた旋回ローラ２２Ｒ、２２Ｌと、これと同列にメインフレーム１４に取り付けられた旋回ローラ２２Ｃの３点ローラをから成り、道路照明柱１２の外周面に転接可能とされている。この旋回ローラ２２は回転軸を垂直方向としたもので、道路照明柱１２を周囲から挟み込むことで、ロボット本体１８を旋回運動させることができる。メインフレーム１４に取り付けた旋回ローラ２２Ｃを駆動ローラとしており、メインフレーム１４に内蔵させた駆動モータ（図示せず）により旋回駆動がなされる。
【００１６】
ところで、このロボット本体１８では、前記昇降ローラ２０と旋回ローラ２２とは、道路照明柱１２に対して選択接触可能に取り付けられている。これは基本的に昇降ローラ２０が道路照明柱１２に転接しているときには旋回ローラ２２が道路照明柱１２から離反し、逆の場合には昇降ローラ２０が離反するように構成している。そのため、まず、中央の旋回ローラ２２Ｃは昇降ローラ２０による昇降移動時には道路照明柱１２とは若干の隙間があるように設定され、常時接触しない構成としておく。そして、図２に示しているように、開閉フレーム１６の上下端板に中間部をピン結合したレバー４２を取り付けておき、その先端に旋回ローラ２２Ｒ、２２Ｌを取り付けるようにする。一方、レバー基端にモータなどのアクチュエータ（図示せず）を取り付けて、レバー４２が開閉フレーム側のピン結合部を中心として回動できるようにしておく（図２矢印Ｆ）。そして、アクチュエータを作動させることにより、旋回ローラ２２Ｒ、２２Ｌを道路照明柱１２に強制的に転圧させるようにしている。
【００１７】
このように構成することにより、アクチュエータを作動させて開閉フレーム１６における上下の各昇降ローラ１６Ｒ、１６Ｌを道路照明柱１２に転圧させると、クランプ機構２６によってばね付勢されている開閉フレーム１６が道路照明柱１２から押し離されて昇降ローラ２０が離反し、反対にメインフレーム１４が道路照明柱１２に近づいてセンタ旋回ローラ２２Ｃが道路照明柱１２に転接されることになる。このため、昇降ローラ２０と旋回ローラ２２の接触切り替えが行われるのである。
【００１８】
また、ロボット本体１８には、その昇降時に道路照明柱１２の溶接ビード部を検出する探傷位置検出センサ４４と、溶接ビード部の傷を旋回しながら検出する探傷センサ４６とが備えられている。
【００１９】
探傷位置検出センサ４４は溶接ビードの位置を検出するもので、これは溶接処理が肉厚の厚い下部ポールと肉厚の薄い上部ポールとの間で行われるとの見地から、道路照明柱１２の肉厚を検出するようにし、この肉厚変化が急峻な箇所を特定して探傷領域である溶接ビード位置とみなしている。このため、探傷位置検出センサ４４を超音波センサから構成し、これを図３〜図４に示すように、一方の開閉フレーム１６Ｒに取り付け、昇降ローラ２０が転接される道路照明柱１２に対面するように配置している。
【００２０】
一方、探傷センサ４６は、図３〜図４に示しているように、メインフレーム１４のセンタ部分に取り付けられている。このセンサには磁気探傷センサを用いており、検査対象としての道路照明柱１２を磁化させ、溶接ビード部分に発生している傷がある場合に、この傷から漏れた磁束を検出して探傷を行う漏洩磁束探知方法を採用している。この種の磁気探傷センサでは塗装仕様の道路照明柱１２でも欠陥や溶接ビード部分の裏当て金を明確に認識でき、表面塗装に影響されないので極めて探傷検査に有効である。
【００２１】
ところで、上述したように、ロボット本体１８は、探傷位置検出センサ４４が溶接ビード位置を検出して停止させたとき、探傷センサ４６が溶接ビード位置に対応している必要がある。そこで、この実施形態では、図４に示しているように、探傷位置検出センサ４４の取付位置と、探傷センサ４６の上下可動範囲の中央位置とを距離Ｌ分だけオフセットさせて取り付けている。これは、ちょうど探傷位置検出センサ４４による検出遅れ制御距離分に相当し、超音波によって道路照明柱１２の板厚変化が設定値より大きくなったことを演算してビード部であると出力して停止させるまでの時間遅れ距離に対応する。
【００２２】
さらに、この実施形態では、上述したロボット本体１８に子ロボット７８を搭載している。この子ロボット７８は、ロボット本体１８から分離・離脱可能とされており、また、この子ロボット７８には道路照明柱１２の先端部を撮像可能なカメラ８２を搭載し、当該子ロボット７８による道路照明柱１２の先端部側の表示画像により探傷を可能としてなるものである。
【００２３】
具体的構成を図５〜図７に示す。図示のように、子ロボット７８は移動主体となり機器を搭載する基台８４を有しており、この基台８４は親ロボットとしての前記ロボット本体１８の上面に設置したロケートピン８６で着脱自在とされ、通常は親ロボットと一体的に移動するが、道路照明柱１２の先端部探査に際してこのロケートピン８６部分で分離し、離脱移動可能とされる。基台８４には、道路照明柱１２に対面する部分に昇降駆動ベルト８８が帯状に露出され、この帯ベルト部分が道路照明柱１２の表面に当接して駆動されることにより、相対的に基台８４が昇降できるようになっている。基台８４に装備された昇降駆動ベルト８８が道路照明柱１２に密接するように一対の開閉アーム９０が設けられている。開閉アーム９０は基台８４にピン結合されて先端開口幅を可変とし、アーム閉じ込み操作することでアーム９０の先端側内面部分に取り付けたガイドローラ９２が道路照明柱１２に当接可能としている。これにより前記昇降駆動ベルト８８とガイドローラ９２とによって基台８４が道路照明柱１２に抱着され、子ロボット７８が道路照明柱１２に沿って移動可能となる。前記ガイドローラ９２はアーム先端に取り付けた駆動シリンダ９４によりガイドローラ９２の位置を可変としており、道路照明柱１２の先端ポール径に追従して位置を変更できるようにしている。そして、前記基台８４には、道路照明柱１２への抱着状態でその半径方向に伸びる旋回アーム９６が取り付けられている。この旋回アーム９６は先端にＣＣＤカメラ９８を搭載したもので、旋回アーム９６を駆動モータ１００によって１８０度前後回転させることにより、搭載したカメラ９８が道路照明柱１２の先端周囲を撮像できるようにしている。この撮像データはケーブル通信や無線通信などにより地上ユニット１０２側に送信され、そこで画像表示させることで、画面上で探傷するようにしている。
【００２４】
前記地上ユニット１０２は、上記子ロボット７８を搭載したロボット本体１８を制御するもので、そのシステム構成をロボット側とともに図８に示す。ロボット側には前述したように、ロボット本体（親ロボット）１８に装備したセンサとしての探傷位置検出センサ４４とそのユニット１０４と、探傷センサ４６および磁気ヨーク６２のセンサ類と、昇降や旋回駆動のための駆動装置１０６が装備されている。また、子ロボット７８側には、カメラ８２と昇降移動やカメラ用旋回アーム９６のための昇降・旋回装置１０８が装備されている。これらのロボット搭載装備を駆動制御するのが地上ユニット１０２であり、ロボット制御指令を入力するロボット制御盤１１０と、昇降や旋回のための駆動系の制御をなす駆動制御装置１１２を備えている。この駆動制御装置１１２は同時に探傷センサ４６のユニット１１４を介して探傷センサ４６の駆動制御と探傷監視装置１１６を作動制御し、探傷監視装置１１６は探傷センサ４６が傷を検出したときにアラームを出力するようになっている。一方、子ロボット７８のカメラ８２による撮像画像はビデオキャプチャー１１８により取り込み、前記探傷監視装置１１６に出力され、画像表示によって視覚判断にて探傷をなすようにしている。そして、電源設備としてバッテリ１２０を装備し、電源を各機器に供給している。
【００２５】
このように、構成された探傷ロボット１０は、最初ロボット本体１８を道路照明柱１２の下部に運んでクランプ機構２６を利用して開閉フレーム１６を閉じ込み操作して抱着させる。地上ユニット１０２のロボット制御盤１１０により溶接ビード位置の検出作業を開始させる。これを受けてロボット本体１８は道路照明柱１２を上昇移動する。上昇移動に際して途中にケーブル引き込み部などの移動障害物が存在しているときには、ロボット本体１８の開閉フレーム１６間に形成されている開口隙間Ｇを利用してここを通過させることができる。これは昇降ローラ２０の転接状態から旋回ローラ２２の転接状態に切り替えることによって開口隙間Ｇの位置を変更して行えばよい。
【００２６】
上昇移動に際して、開閉フレーム１６の一方に超音波センサからなる探傷位置検出センサ４４が柱の肉厚を検出し、肉厚変化が設定値以上になった場合にこの箇所を溶接ビード位置であるとして、上昇移動を自動停止させる。この停止制御の遅れ分を見越して探傷センサ４６が距離Ｌだけオフセットされた位置に配置されているので、溶接ビード部分に探傷センサ４６が対面するように停止される。
【００２７】
次いで、探傷モードに入るが、ロボット本体１８が停止した位置で、原点設定を行い、ロボット本体１８の旋回量を設定する。設定ボタンを押すことにより回動レバー４２をアクチュエータが回し、旋回ローラ２２を道路照明柱１２に転圧する。これを受けて開閉フレーム１６がコイルスプリング３４に反して押し広げられ、昇降ローラ２０を離して旋回可能な状態に移行する。旋回ボタンを操作することでロボット本体１８が設定量だけ回転する。そして、探傷起動ボタンを押すことにより、ロボット本体１８が旋回しながら探傷センサ４６が溶接ビード部を摺動移動する。これによって溶接ビード部を中心とした一定幅の領域の探傷が行われる。傷がある場合には磁束漏洩があるので、これが検出されると、探傷監視装置１１６にてアラームが発せられる。探傷が終了すると、ロボット本体１８は原点位置に復帰し、必要に応じて再度同様な作業を行わせればよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、柱状体にロボット本体を抱着させて上昇移動させつつ前記柱状体の肉厚変化を検出し、当該肉厚変化が設定値以上である場合にこれを溶接部位として探傷センサが当該溶接部位に対応するようにロボット本体を停止させた後、当該ロボット本体を周回動作させることにより前記探傷センサに周回運動を行わせながら前記溶接部位の探傷をなすように構成したので、道路照明柱などの柱状体の溶接ビードを自動的に検出してロボットを止め、探傷センサをビード部に位置合わせするとともに、ビード部分を漏れなく確実に探傷することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る探傷ロボットの昇降ローラ部分を示す断面図である。
【図２】同探傷ロボットの旋回ローラの関係位置を示す断面図である。
【図３】同探傷ロボットの概略正面図である。
【図４】同探傷ロボットの概略縦断面図である。
【図５】子ロボットの平面図である。
【図６】子ロボットの側面図である。
【図７】子ロボットの正面図である。
【図８】実施形態に係る探傷ロボットのシステム構成図である。
【符号の説明】
１０………探傷ロボット、１２………道路照明柱、１４………メインフレーム、１６（１６Ｒ、１６Ｌ）………開閉フレーム、１８………ロボット本体、２０………昇降ローラ、２２（２２Ｒ、２２Ｃ、２２Ｌ）………旋回ローラ、２４………平行リンク機構、２６………クランプ機構、２８………クランプレバー、３０………スリーブ、３２………連結シャフト、３４………コイルスプリング、３６………開脚アーム、３８………ピン連結部、４０………ガイド溝、４２………回動レバー、４４………探傷位置検出センサ（超音波センサ）、４６………探傷センサ（漏洩磁束検出センサ）、７８………子ロボット、８０………転動ローラ、８２………カメラ、８４………基台、８６………ロケートピン、８８………昇降駆動ベルト、９０………開閉アーム、９２………ガイドローラ、９４………駆動シリンダ、９６………旋回アーム、９８………ＣＣＤカメラ、１００………駆動モータ、１０２………地上ユニット、１０４………ＵＴユニット、１０６………駆動装置、１０８………昇降・旋回装置、１１０………ロボット制御盤、１１２………駆動制御装置、１１４………ＭＴユニット、１１６………探傷監視装置、１１８………ビデオキャプチャー、１２０………バッテリ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for flaw detection of a columnar object and a flaw detection robot, and more particularly to a flaw detection method for a columnar body and a flaw detection robot for early detection of damage to a welded portion of a long columnar body such as a road lighting pole or a damage to a mounting portion of an illumination lamp.
[0002]
[Prior art]
Usually, a road lighting column for illuminating the road surface from above at night is provided on a side road portion of the road from a viewpoint of traffic safety. There are various types of road lighting pillars, but in general, a pole is erected on the ground, the tip of the pole is curved toward the road surface, and an illumination lamp is attached to the curved tip. . In such road lighting pillars, the weight of the upper structure is reduced in view of structural mechanics. For this reason, the pole portion has a structure in which the diameter of the pole portion is reduced in a tapered shape as it goes upward. It has a structure in which the base pole and the narrow tip pole are joined by welding.
[0003]
By the way, in such a road lighting column, since a backing plate is provided on the back side of the welded portion, water accumulates due to condensation and causes corrosion. Further, the load may be repeatedly applied due to the influence of the wind, which may cause a pole breakage accident. In addition, there is a possibility that the lighting lamp and accessories may fall due to corrosion at the mounting place of the lighting lamp. For this reason, periodic inspection work is required.
[0004]
However, the conventional general inspection work is performed by a hammering sound inspection and a visual inspection by a skilled person. Therefore, it is essential to use a ladder or an aerial work vehicle for the inspection. Was. Usually, the work is carried out on the side of the road, so the work involves danger and it is necessary to regulate traffic on one side of the road, without having to perform safer and more extensive traffic control and without depending on the skill level. There has been a demand for a method capable of performing a flaw detection operation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Techniques for detecting flaws in a welded portion include those disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 221553, Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-59, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-24856. These are all flaw detectors for welds of structures where the same circular tube is welded, but cannot inspect columnar bodies such as road lighting columns whose outer diameters change. In addition, if there is a protrusion or other connection object in the middle of the tube, the movement inspection cannot be performed, which is a problem. Further, it has not been possible to automatically and accurately detect a weld bead portion, which is a flaw detection position, and to position a flaw detection sensor therewith to detect a flaw in the bead portion.
[0006]
The present invention focuses on the conventional problems described above, automatically detects a welding bead of a columnar body such as a road lighting pillar, stops the robot, aligns the flaw detection sensor with the bead portion, and without leaking the bead portion. An object of the present invention is to provide a flaw detection method and a flaw detection robot for a columnar body that can reliably perform flaw detection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a columnar body flaw detection method according to the present invention detects a change in the thickness of the columnar body while holding the robot body up and moving the columnar body, and the change in the thickness is set to a predetermined value. In the case described above, the flaw detection sensor stops the robot main body so as to correspond to the welding site using this as a welding site, and then makes the flaw detection sensor perform the orbital motion by rotating the robot main body to perform the welding. It is characterized by flaw detection of the site. In this case, a child robot is mounted on the robot main body, the robot is hung from the stop position of the robot main body to the tip of the narrow columnar body, moved to the distal end side, and the camera is turned by the revolving arm to rotate the tip of the columnar body. It can be configured to display an image by capturing the external appearance and detect a flaw.
[0008]
Further, the columnar body flaw detection robot according to the present invention is configured such that an elevating roller is resiliently contacted with the columnar body so that the columnar body whose outer diameter changes can be moved up and down in a hugging state, and the columnar body is stopped at a stop position. Has a robot body that can be turned around by a turning roller. The robot body has a positioning sensor that detects a change in the thickness of the columnar body, and a flaw detection sensor that is attached to the robot body and detects the presence or absence of a scratch. When the change in wall thickness is equal to or greater than a set value by the positioning sensor, the robot body is stopped so that the flaw detection sensor corresponds to the welded area using this as a welded area, and then the robot body is moved around. A controller is provided for causing the flaw detection sensor to perform a circling motion by performing the flaw detection, so that flaw detection of the welding site is performed. The robot body is equipped with a child robot that can be separated and detached and is movable at the tip of the small diameter side of the columnar body. This child robot is equipped with a camera that can image the tip of the columnar body, and Flaw detection can be performed based on the display image on the tip side of the columnar body.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a columnar object flaw detection method and a flaw detection robot according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 are views showing the structure of the flaw detection robot 10 according to the embodiment. As shown in these figures, the flaw detection robot 10 is attached to the main frame 14 so as to be able to hold the road lighting column 12 from the left and right and the main frame 14 facing the road lighting column 12 as a columnar body. The robot body 18 includes a pair of open / close frames 16 (16R, 16L). An elevating roller 20 for elevating and lowering the road illumination column 12 and a roller 22 (22R, 22C, 22L) for turning around the road illumination column 12 are attached to the robot body 18 so as to be selectively contactable. Have been.
[0010]
First, the configuration for raising and lowering the robot body 18 is as follows. A pair of opening / closing frames 16 (16R, 16L) are attached to the main frame 14, and each opening / closing frame 16 is formed in a rectangular parallelepiped container shape having a U-shaped cross section with an opening facing the road lighting column 12. Have been. At the upper and lower positions inside each opening / closing frame 16, a drum-shaped elevating roller 20 having a rolling surface formed in a V groove is mounted so that the rotation axis is horizontal. The road lighting column 12 is sandwiched from the left and right so that it can be rolled and contacted. Therefore, the robot body 18 is held by the road lighting column 12 by bringing the opening / closing frame 16 close to the road lighting column 12 from the left and right and rolling the pair of upper and lower rollers 20 up and down.
[0011]
In order to hold the robot main body 10 on the road lighting column 12, each openable frame 16 is supported at its upper and lower end plate portions by a vertical parallel link mechanism 24 with respect to the main frame 14, and the left and right elevating rollers 20 are in a parallel state. And is supported so as to be able to approach and separate from the road lighting column 12 from the left and right directions. Further, a clamp mechanism 26 using a booster mechanism for pressing the opening / closing frame 16 against the road lighting column 12 and forcibly rotating the elevating roller 20 is provided. The clamp mechanism 26 uses the main frame 14 as a reaction force receiving member to apply the pressing force toward the road lighting column 12 to the left and right opening and closing frames 16R and 16L, or to release the pressing force to release the lifting roller 20. It is separated from the road lighting column 12. For this reason, in the embodiment, as shown in FIG. 1, a sleeve 30 is pin-coupled to the tip of a clamp lever 28 provided on the main frame 14 side, and the shaft 32 is The tip is also pin-connected to the opening / closing frame 16. Then, a coil spring 34 is interposed between the sleeve 30 and the connection shaft 32 so that a force acts in a direction in which the connection shaft 32 protrudes due to an elastic force of the spring 34. As a result, the opening / closing frame 16 can always obtain a biasing force toward the road lighting column 12, so that even if the diameter of the road lighting column 12 at the position where the lifting roller 20 clamps due to the vertical movement of the robot body 18 changes, Following this, the holding state can be maintained. That is, by operating the clamp lever 28 to the clamp position, the left and right opening / closing frames 16R and 16L are urged in the approaching direction, so that the road lighting pillar 12 is always in the V groove which is the rolling surface of the elevating roller 20. The side portion enters, and the elevating roller 20 comes into close contact with the road illumination pillar 12 and can roll. As a result, as shown in FIG. 1, even when the road lighting column 12 changes from a lower large-diameter portion to an upper small-diameter portion, the lifting roller 20 securely holds the road lighting column 12 and the robot body 18 Can be moved up and down stably. Instead of the clamp mechanism 26 using the spring 34, a clamp mechanism using an actuator such as an electric motor can be adopted.
[0012]
With the above configuration, the road lighting column 12 is held by the main frame 14 and the left and right opening / closing frames 16, and the opening / closing frame 16 is always sandwiched from the left and right even if the diameter of the road lighting column 12 is changed by the parallel link mechanism 24. An opening gap G is formed between the opening and closing frames 16. When the robot main body 18 is moved up and down, the opening gap G is provided, so that even if there is an obstacle in the road lighting column 12, it can be moved while avoiding the obstacle.
[0013]
The upper and lower elevating rollers 20 attached to each opening / closing frame 16 can be driven by a motor built in the frame, and a belt wound around a shaft of the elevating roller 20 and a pulley attached to a motor shaft (not shown). , Thereby transmitting the rotational force to rotate in the ascending and descending directions.
[0014]
As described above, the left and right opening / closing frames 16R and 16L are supported by the main frame 14 by the upper and lower two parallel link mechanisms 24, respectively. Both frames 16R and 16L are connected by an open leg arm 36 (see FIG. 2). The open leg arm 36 can be opened and closed by connecting a pair of equal length arms with pins. The pin connecting portion 38 of both equal length arms is slidably mounted in a guide groove 40 formed in the center of the main frame 14. Have been. The guide groove 40 is formed to be long in a direction perpendicular to the opening / closing operation direction of the opening / closing frame 16, and the pin connecting portion 38 moves in a direction along the radial direction of the road lighting column 12 according to the opening / closing amount of the opening / closing frame 16. In addition, the left and right swing of the robot body 18 can be absorbed.
[0015]
On the other hand, a turning roller 22 is attached to the robot body 18 together with the elevating roller 20. This is used to cause a flaw detection sensor, which will be described later, to orbit around the road lighting column 12 at the search position when performing flaw detection work. As can be understood from FIGS. 2 to 4, the revolving rollers 22 have a configuration in which two sets of upper and lower rollers are arranged as a three-point roller unit. Each unit is composed of three-point rollers, that is, turning rollers 22R and 22L attached to the outside of the upper and lower end plates of the opening / closing frame 16 and turning rollers 22C attached to the main frame 14 in the same row. It can be rolled on the outer peripheral surface. The turning roller 22 has a rotation axis set in the vertical direction, and the robot body 18 can make a turning motion by sandwiching the road lighting column 12 from the surroundings. The turning roller 22C attached to the main frame 14 is used as a driving roller, and is turned by a driving motor (not shown) built in the main frame 14.
[0016]
By the way, in the robot main body 18, the elevating roller 20 and the turning roller 22 are attached so as to be able to make selective contact with the road illumination column 12. This is basically configured such that the turning roller 22 separates from the road illumination column 12 when the lifting roller 20 is in rolling contact with the road illumination column 12, and the lifting roller 20 separates from the road illumination column 12 in the opposite case. Therefore, first, the center revolving roller 22C is set so as to have a slight gap with the road illumination pillar 12 during the up-and-down movement by the up-and-down roller 20, and is configured not to always contact. Then, as shown in FIG. 2, a lever 42 having an intermediate portion pinned is attached to the upper and lower end plates of the opening / closing frame 16, and the turning rollers 22R and 22L are attached to the end thereof. On the other hand, an actuator (not shown) such as a motor is attached to the base end of the lever so that the lever 42 can rotate around the pin joint on the opening / closing frame side (arrow F in FIG. 2). Then, by operating the actuator, the turning rollers 22R and 22L are forcibly rolled to the road lighting column 12.
[0017]
With this configuration, when the actuators are operated to roll the upper and lower elevating rollers 16R and 16L of the open / close frame 16 to the road illumination column 12, the open / close frame 16 that is spring-biased by the clamp mechanism 26 is moved. The lifting roller 20 is pushed away from the road lighting column 12, and the main frame 14 approaches the road lighting column 12, and the center turning roller 22 </ b> C comes into contact with the road lighting column 12. For this reason, contact switching between the lifting roller 20 and the turning roller 22 is performed.
[0018]
Further, the robot main body 18 is provided with a flaw detection position detection sensor 44 for detecting a weld bead portion of the road illumination pillar 12 when the robot body 18 moves up and down, and a flaw detection sensor 46 for detecting a flaw in the weld bead portion while turning.
[0019]
The flaw detection position detection sensor 44 detects the position of the welding bead. This is because the welding process is performed between the thick lower pole and the thin upper pole. The thickness is detected, and a portion where the change in the thickness is sharp is specified and regarded as a weld bead position which is a flaw detection area. For this reason, the flaw detection position detection sensor 44 is constituted by an ultrasonic sensor, which is attached to one of the opening and closing frames 16R as shown in FIGS. It is arranged to be.
[0020]
On the other hand, the flaw detection sensor 46 is attached to the center portion of the main frame 14 as shown in FIGS. This sensor uses a magnetic flaw detection sensor, and magnetizes the road illumination pillar 12 as an inspection target. If there is a flaw generated in the weld bead portion, the magnetic flux leaked from this flaw is detected to detect flaws. The method employs a leakage magnetic flux detection method. This type of magnetic flaw detection sensor can clearly recognize a defect or a backing metal of a weld bead portion even in a road lighting pillar 12 of a coating specification, and is extremely effective for flaw detection inspection because it is not affected by surface coating.
[0021]
By the way, as described above, when the flaw detection position detection sensor 44 detects the welding bead position and stops the operation, the flaw detection sensor 46 needs to correspond to the welding bead position. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the mounting position of the flaw detection position detection sensor 44 and the center position of the vertical movable range of the flaw detection sensor 46 are offset by a distance L. This is equivalent to the detection delay control distance by the flaw detection position detection sensor 44, and it is calculated that the thickness change of the road lighting column 12 has become larger than the set value by ultrasonic waves, and is output as a bead portion. It corresponds to the time delay distance before stopping.
[0022]
Further, in this embodiment, the child robot 78 is mounted on the robot body 18 described above. The child robot 78 can be separated and separated from the robot main body 18. The child robot 78 is equipped with a camera 82 capable of imaging the tip of the road lighting column 12. The flaw detection is enabled by the display image on the tip end side of the illumination column 12.
[0023]
The specific configuration is shown in FIGS. As shown in the figure, the child robot 78 has a base 84 on which a device is to be mounted and on which a device is mounted. The base 84 is detachable by a locating pin 86 installed on the upper surface of the robot body 18 as a parent robot. Normally, it moves integrally with the parent robot, but is separated at the locating pin 86 when the tip of the road lighting column 12 is searched, and can be separated and moved. An elevating drive belt 88 is exposed to the base 84 in a band shape at a portion facing the road lighting column 12, and the band belt portion is driven in contact with the surface of the road lighting column 12, so that the base belt is relatively driven. The table 84 can be moved up and down. A pair of opening / closing arms 90 are provided so that the lifting drive belt 88 mounted on the base 84 is in close contact with the road lighting column 12. The opening / closing arm 90 is pin-coupled to the base 84 to change the opening width at the tip, and the guide roller 92 attached to the inner surface of the tip side of the arm 90 can be brought into contact with the road lighting column 12 by closing the arm. . As a result, the base 84 is held on the road lighting column 12 by the elevation drive belt 88 and the guide roller 92, and the child robot 78 can move along the road lighting column 12. The position of the guide roller 92 is variable by a drive cylinder 94 attached to the end of the arm, so that the position of the guide roller 92 can be changed by following the diameter of the tip pole of the road lighting column 12. The base 84 is provided with a turning arm 96 that extends in the radial direction while being held by the road lighting column 12. The revolving arm 96 has a CCD camera 98 mounted at the tip thereof. The revolving arm 96 is rotated 180 degrees back and forth by a drive motor 100 so that the mounted camera 98 can capture an image of the periphery of the road lighting column 12. I have. The image data is transmitted to the ground unit 102 by cable communication, wireless communication, or the like, and displayed on the image so that flaw detection is performed on the screen.
[0024]
The ground unit 102 controls the robot main body 18 on which the child robot 78 is mounted, and its system configuration is shown in FIG. 8 together with the robot side. On the robot side, as described above, the flaw detection position detection sensor 44 and its unit 104 as sensors mounted on the robot body (parent robot) 18, sensors for the flaw detection sensor 46 and the magnetic yoke 62, Drive device 106 is provided. On the side of the child robot 78, a camera 82 and a lifting / lowering / turning device 108 for vertical movement and a camera turning arm 96 are provided. The ground unit 102 drives and controls these robot-mounted equipment. The ground unit 102 includes a robot control panel 110 for inputting a robot control command and a drive control device 112 for controlling a drive system for lifting and lowering and turning. The drive control device 112 simultaneously controls the drive of the flaw detection sensor 46 and the operation of the flaw detection monitoring device 116 via the unit 114 of the flaw detection sensor 46. The flaw detection monitoring device 116 outputs an alarm when the flaw detection sensor 46 detects a flaw. It is supposed to. On the other hand, the image captured by the camera 82 of the child robot 78 is captured by the video capture 118 and output to the flaw detection monitoring device 116 so that flaw detection can be performed by visual judgment through image display. A battery 120 is provided as power supply equipment, and power is supplied to each device.
[0025]
The flaw detection robot 10 configured as described above first carries the robot body 18 to the lower part of the road lighting column 12, and uses the clamp mechanism 26 to close the opening / closing frame 16 and hold it. The operation of detecting the welding bead position is started by the robot control panel 110 of the ground unit 102. In response to this, the robot body 18 moves up the road lighting column 12. If there is a moving obstacle such as a cable lead-in part in the middle of the upward movement, the moving obstacle can be passed through the opening gap G formed between the open / close frames 16 of the robot body 18. This may be performed by changing the position of the opening gap G by switching from the rolling contact state of the lifting roller 20 to the rolling contact state of the turning roller 22.
[0026]
At the time of the ascending movement, the flaw detection position detection sensor 44 composed of an ultrasonic sensor on one of the opening and closing frames 16 detects the thickness of the column, and when the thickness change exceeds a set value, this position is regarded as a welding bead position. , Automatically stop ascending movement. Since the flaw detection sensor 46 is arranged at a position offset by the distance L in anticipation of the delay of the stop control, the flaw detection sensor 46 is stopped so as to face the weld bead portion.
[0027]
Next, the apparatus enters the flaw detection mode. At the position where the robot main body 18 stops, the origin is set, and the turning amount of the robot main body 18 is set. When the setting button is pressed, the rotation lever 42 is turned by the actuator, and the turning roller 22 is pressed against the road lighting column 12. In response to this, the opening / closing frame 16 is pushed and spread against the coil spring 34, and the lift roller 20 is released to shift to a rotatable state. By operating the turning button, the robot body 18 rotates by a set amount. Then, by pressing the flaw detection start button, the flaw detection sensor 46 slides on the welding bead portion while the robot body 18 turns. As a result, flaw detection is performed in a region of a constant width centered on the weld bead portion. If there is a flaw, there is a magnetic flux leakage. When this is detected, an alarm is issued by the flaw detection monitoring device 116. When the flaw detection ends, the robot body 18 returns to the origin position, and the same operation may be performed again as needed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the present invention detects the change in the thickness of the column while holding the robot main body on the column and moving the robot body upward, and welds the column when the thickness change is equal to or greater than a set value. After the robot body is stopped so that the flaw detection sensor corresponds to the welding part as a part, the robot body is orbited to perform the orbital movement of the flaw detection sensor so that the flaw detection of the welding part is performed. As a result, the system automatically detects welding beads on pillars such as road lighting poles, stops the robot, aligns the flaw detection sensor with the bead, and has the effect of ensuring that the bead can be reliably detected without leakage. Can be
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an elevating roller portion of a flaw detection robot according to an embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing a relative position of a turning roller of the flaw detection robot.
FIG. 3 is a schematic front view of the flaw detection robot.
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of the flaw detection robot.
FIG. 5 is a plan view of the child robot.
FIG. 6 is a side view of the child robot.
FIG. 7 is a front view of the child robot.
FIG. 8 is a system configuration diagram of the flaw detection robot according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 flaw detection robot, 12 road lighting pole, 14 main frame, 16 (16R, 16L) opening / closing frame, 18 robot body, 20 elevating roller, 22 ( 22R, 22C, 22L) Revolving roller, 24 Parallel link mechanism, 26 Clamp mechanism, 28 Clamp lever, 30 Sleeve, 32 Connection shaft, 34 ... Coil spring, 36... Open leg arm, 38... Pin connecting portion, 40... Guide groove, 42... Rotating lever, 44. …… flaw detection sensor (leakage magnetic flux detection sensor), 78 …… child robot, 80 …… rolling roller, 82 …… camera, 84 …… base, 86 …… locate pin, 88 …… Lifting drive belt, 90 ... ... Opening / closing arm, 92 ... Guide roller, 94 ... Driving cylinder, 96 ... Revolving arm, 98 ... CCD camera, 100 ... Drive motor, 102 ... Ground unit, 104 ... UT unit, 106 drive device, 108 lifting / rotating device, 110 robot control panel, 112 drive control device, 114 MT unit, 116 flaw detection monitoring device, 118: Video capture, 120: Battery.

Claims

The thickness change of the columnar body is detected while holding and moving the robot main body to the columnar body, and when the thickness change is equal to or greater than a set value, the flaw detection sensor corresponds to the welded part with this as a welded part. A flaw detection method for a columnar body, wherein the flaw detection sensor performs a flap motion by causing the flaw detection sensor to perform a revolving motion after stopping the robot body so as to perform the flaw detection.

A child robot is mounted on the robot main body, hung from the stop position of the robot main body to the tip of the narrow columnar body, moved to the distal end side, and the camera is turned by the revolving arm to image the external appearance of the columnar body distal end. The flaw detection method according to claim 1, wherein the flaw detection is performed by displaying an image.

A robot having a lifting roller resiliently contacting the columnar body so that the columnar body whose outer diameter changes can be lifted and lowered in a hugging state, and can be turned around the columnar body at a stop position by a turning roller. The robot body has a positioning sensor for detecting a thickness change of the columnar body, and a flaw detection sensor attached to the robot body for detecting the presence or absence of a flaw. If the value is equal to or more than the set value, the flaw detection sensor stops the robot body so that the flaw detection sensor corresponds to the welding portion, and then makes the flaw detection sensor perform a orbital motion by orbiting the robot body. A flaw detection robot for a columnar body, comprising: a controller;

The robot body is equipped with a child robot that can be separated and detached and is movable at the tip of the small diameter side of the columnar body. This child robot is equipped with a camera that can image the tip of the columnar body, and 4. The flaw detection robot according to claim 3, wherein flaw detection is enabled by a display image on the tip side of the columnar body.