JP2014172427A

JP2014172427A - 壁面走行台車

Info

Publication number: JP2014172427A
Application number: JP2013044097A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nakamura; 正治中村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-22
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: JP5874661B2

Abstract

【課題】壁面の段部を乗り越えるための構造と制御を簡単にした壁面走行台車を得る。
【解決手段】壁面走行台車の車体１側の部材に、磁気吸着車輪４の段部Ｄへの接近を検出するストライカー７と、このストライカー７による検出時に壁面Ｗに向けて突出して車輪４を壁面Ｗから離れる方向に押し上げる押上材８と、前記ストライカー７と前記押上材８との間に介在された、ストライカー７の後退運動を押上材８の突出運動に変換する運動方向変換機構６とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁力により吸着して壁面に沿い移動する壁面走行台車に関する。

鋼鉄製の煙突や高炉熱風炉の外壁などの磁性体からなる壁については、磁力によって吸着しつつ壁面を走行する台車を利用して、壁の亀裂の有無や亀裂の状態などの検出その他の作業をすることが行われている。この作業対象の壁面は全体が平坦であれば、台車は難なく壁面を走行して所定の作業をすることができるが、煙突や炉の構造その他の条件によっては壁面に段差を有するものもあって、前記台車の円滑な走行を妨げている。

このため、特許文献１に記載されるような段差乗り越え可能な壁面走行装置が提供されている。この壁面走行装置は、壁面に沿う三角形の各頂点の位置に車輪を配置して実質的に三輪車の台車としている。この台車には、三輪により形成される三角形の中心部に壁面吸着磁力ユニットを配置し、また前記三角形の三辺の各外側位置に、補助壁面吸着磁力ユニットをそれぞれ配置して、これら４つの磁力ユニットを壁面に向けてシリンダ装置により出し入れするようになっている。そして、三輪のうちの前後輪を駆動と従動との間で切り換えつつ、４つの磁力ユニットを吸着と解放との間で個別に切り換えることで壁面の段差を乗り越えるものとしている。

特開２００１−１５１１６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにあっては、三輪のうちの前後輪を駆動と従動との間で切り換える機構や、車輪の他に４つの磁力ユニットを設けたうえ、これらを吸着と解放との間で個別に切り換える機構が必要になるため、構造と制御が複雑になるという不具合がある。
そこで、この発明は、構造と制御を簡単にした壁面走行台車を得ることを目的とする。

本発明の一態様としては、車体に取付けた磁気吸着車輪を壁面に対し転動可能に磁着させて、その壁面に沿って移動する壁面走行台車であって、車体及びこれと一体に挙動する部材からなる車体側部材に車輪押し上げ機構を設け、この車輪押し上げ機構は、磁気吸着車輪が転動方向前方の段部に接近又は接触したことを検出する検出部と、前記検出部の検出時に壁面に向けて突出して前記磁気吸着車輪を壁面から離れる方向に押し上げる押上材とを備えた壁面走行台車としている。ここで車輪押し上げ機構が設けられる車体側部材とは、車体と車体ではないが車体と一体に挙動する部材の総称であり、磁気吸着車輪を除く意味である。このため、この態様においては、磁気吸着車輪が転動方向前方の段部に接近又は接触したことを検出部が検出すると、押上材が壁面に向けて突出して車体を壁面から離れる方向に押し上げ、これにより前記接近又は接触する磁気吸着車輪も同じ方向に押し上げられる。そこで、前記磁気吸着車輪は壁面から離れると同時に壁面に対する磁着力が低下するから、前記段部に乗り上げることが可能になる。

前記検出部を、前記磁気吸着車輪の転動方向に進退可能に前記車体側部材に支持されるとともに前記磁気吸着車輪の転動方向前方に向けて付勢されたストライカーにより構成し、前記ストライカーと前記押上材との間に、ストライカーの後退運動を押上材の突出運動に変換する運動方向変換機構を介在させるとよい。これにより、走行台車が走行する力を利用して、他の動力を用いることなく磁気吸着車輪を壁面から押し上げることができる。
また、前記運動方向変換機構は、前記ストライカーの運動に連動して前記磁気吸着車輪の転動方向に対し進退する進退部材と、この進退部材と前記押上材とに連結されて進退部材の後退により磁性体壁面に対して直角に近づく方向に角度変化をする傾斜リンクとからなるようにすることもできる。

また、前記運動方向変換機構には、さらに補助リンクを設け、この補助リンクは、前記進退部材と前記車体側部材とに連結され、車体側部材との連結位置は前記進退部材よりも壁面から遠い位置にし、進退部材の後退により磁性体壁面に対して直角に近づく方向に角度変化するものとして、前記傾斜リンクの角度変化に加えて補助リンクの角度変化により前記押上材を突出させるようにしてもよい。この場合は、傾斜リンクと補助リンクとにより「く」字状に屈折したリンクの屈折角度の変化により各リンクの自由端の間の距離が変化して、その距離の差分だけ押上材が突出又は引っ込み側のいずれかの側に移動する。

また、前記車輪押し上げ機構を各磁気吸着車輪ごとに設け、前記押上材を磁気吸着車輪の側面に臨ませてその軸線が車軸の軸線に直交する位置に設けるとよい。これにより、押上材が磁気吸着車輪を効果的に押し上げられる。
また、前記ストライカーと進退部材と傾斜リンクと補助リンクの組が前記磁気吸着車輪の中心を挟んで前後対称にそれぞれ設けられ、傾斜リンクの組と補助リンクの組によりパンタグラク機構を構成するとよい。これにより、壁面走行台車の前後両方向への移動に対して段差乗り越えが可能になる。

また、前記押上材を、磁力、ばね力、又は流体圧により壁面に向けて突出させるアクチュエータに取付け、前記検出部を、前記の検出時に動作して前記アクチュエータを作動させるスイッチ類により構成するとよい。
また、前記車体の前後方向における前、中、後の３段の位置に前記磁気吸着車輪を配置するものとし、前記車体を、車体本体と、これと軸線が同じ方向を向き且つ中間で壁面に近づく方向と壁面から遠ざかる方向に揺動可能に枢着された揺動車体とにより構成し、前記揺動車体の前後端に、前後段のいずれか一方と中段の磁気吸着車輪を配置し、前記車体本体に、前後段のうち前記とは他方の磁気吸着車輪を配置するとよい。これにより。前、中、後の内いずれかの磁気吸着車輪が壁面から押し上げられても、他の磁気吸着車輪が壁面に磁着されているので、台車が壁面から離れることがない。

このため、壁面の段部を乗り越えるための構造と制御を簡単にした壁面走行台車を得ることができる。

第１の実施形態を示す側面図。図１の正面図。図１における要部拡大図。（ａ）〜（ｄ）は図１の車輪の挙動を示す説明図。第１の実施形態の変形例を示す説明図。第２の実施形態を示す側面図。

図１、２は第１実施形態であり、垂直な壁面Ｗを上方に向けて前進中の壁面走行台車の全体が概略図として示されている。壁面Ｗは、鋼鉄製の煙突や高炉熱風炉の外壁などの磁性体からなる壁の表面である。
そこでこの壁面走行台車は、図１、２において上が前方であり、下が後方となる。またその車体１は、車体本体１１とこれの前端で車体本体１１の一部をなす縦部１１ａに揺動可能に枢着された揺動車体１２とによって構成されている。揺動車体１２は、軸線が車体本体１１と同じ方向を向き且つ中間で枢軸２により壁面Ｗに近づく方向と壁面Ｗから遠ざかる方向に揺動可能に枢着されている。この揺動車体１２は枢軸２により連結された左右の部材１２ａ，１２ｂからなる。

揺動車体１２の前端、具体的には左右の部材１２ａ，１２ｂの前端における左右外側には車軸３（３ａ）を介して左右の磁気吸着車輪４（前輪４ａ）が装着されている。また、揺動車体１２の後端、すなわち左右の部材１２ａ，１２ｂの後端における左右外側には車軸３（３ｂ）を介して左右の磁気吸着車輪４（中輪４ｂ）が装着されている。さらに、車体本体１１の後端における左右外側には車軸３（３ｃ）を介して左右の磁気吸着車輪４（後輪４ｃ）が装着されている。ここで車軸３について前、中、後の区別をするときには前記車軸３ａ，３ｂ，３ｃの符号を付し、前記区別をしないで説明するときには単に車軸３の符号を付す。磁気吸着車輪４についても同様に前、中、後を区別するときには前記磁気吸着車輪４ａ，４ｂ，４ｃの符号を付し、前記の区別をしないで説明するときには単に磁気吸着車輪４の符号を付す。なお、磁気吸着車輪４，４ａ，４ｂ，４ｃについては単に車輪ということもある。かかる車輪４は少なくても外周が永久磁石又は電磁石からなり、その磁力によって壁面Ｗに吸着して、車体１を壁面Ｗ上に維持し且つ走行させるものである。

この実施形態では、各車軸３は車体１に対して固定されており、これに車輪４が回転自在に装着されていて、車体１及び車軸３に対して車輪４が図示しない手段によって回転駆動されるものとする。その回転駆動の手段については、例えば、車輪４ごとに駆動モータを取り付けて全輪駆動とするなど、車軸３に動力を伝達することなく車輪４を駆動するための慣用された手段を用いるものとする。車輪４への動力伝達手段はこの発明の要部ではないから詳細な説明は省略する。なお、車軸３ｂは揺動車体１２をなす左右の部材１２ａ，１２ｂ間を通して連続していて、この車軸３ｂは前記枢軸２とともに左右の部材１２ａ，１２ｂ間を固定している。

各車軸３には車輪４の外側面に対して隙間をおいて円形のプレート５が固定される。このプレート５は、径が車輪４よりも小さくなっているため壁面Ｗに接触することはないし、非回転の車軸３とともに車体本体１１又は揺動車体１２と挙動を同じくしている。したがって、車軸３とプレート５は、車体１とともにこの発明でいう車体側部材を構成している。

車体側部材をなす前記プレート５には、特に図３に拡大して示すように、進退部材６１を壁面Ｗと平行で前後方向に滑り案内する案内部材６２が装着されている。前記進退部材６１はロッド状をなし、その先端には車輪４の外周から外側に突出するストライカー７が装着される。このストライカー７は、車輪４が壁面Ｗの段部Ｄへの接近又は接触を検出する検出部を形成している。このストライカー７と進退部材６１はバネ６３により、ストライカー７が車輪４の外周から突出する方向に付勢されている。

前記プレート５には、壁面Ｗに向けて突出する押上材８を壁面Ｗに直角方向に滑り案内する案内部材６４が固定されている。車輪４の側面から見て、押上材８は先端が車輪４の外周から壁面Ｗに向けて突出することにより、プレート５等の車体側部材と車体１に取り付けられた車輪４とを壁面Ｗから離れる方向に押し上げる部材であり、この実施形態では壁面Ｗに対して直角方向を向くロッド状をなしている。また、この押上材８は車輪４の側面に臨んだ位置にあり、またその軸線が車軸３の軸線と直交する位置にある。

前記進退部材６１の後端と、前記押上材８の後端との間には傾斜リンク６５が連結されている。この傾斜リンク６５は、進退部材６１がバネ６３の付勢に抗して後退したときに壁面Ｗに対して直角に近づく方向に角度変化するように配置されている。また、進退部材６１の後端と車体側の部材をなす車軸３との間にも補助リンク６６が連結されている。この補助リンク６６の車体側部材との連結位置は車軸３ではなくプレート５でもよいが、その連結位置は前記進退部材６２よりも壁面Ｗから遠い位置にする。そして、進退部材６２の後退により壁面Ｗに対して直角に近づく方向に角度変化するものとして、前記傾斜リンク６５の角度変化に加えて補助リンク６６の角度変化により前記押上材８を壁面Ｗに向けて突出させるようにするものである。

ここで、補助リンク６６の角度変化により、進退部材６１の後端が壁面Ｗ側に移動する方向に進退部材６１が傾斜する。このため、傾斜リンク６５の角度変化による押上材８の突出量に加えて、補助リンク６６による進退部材６１の前記傾斜により傾斜リンク６５全体が壁面Ｗ側に移動するから、押上材８の突出量は増大する。また、進退部材６１の前記傾斜を許容するように案内部材６２が姿勢変化するようにしてあればよい。

前記の進退部材６１と、これを案内する案内部材６２と、バネ６３と、案内部材６４と、傾斜リンク６５と、補助リンク６６とによって、ストライカー７の後退運動を押上材８の突出運動に変換する運動方向変換機構６を構成している。
また、車輪４に対しては、車体１の後進時に転動方向前方となる後方にもストライカー７が配置され、このストライカー７と前記押上材８との間にも前記運動方向変換機構６が構成されて、１つの車輪４に対して前後対称の２基の運動方向変換機構６が具備されている。これにより、傾斜リンク６５と補助リンク６６の組の２組のリンクにより、パンタグラフ機構Ｐが構成されている。

次に、車輪４が壁面Ｗの段部Ｄを乗り越える動きについて説明する。まず、段部Ｄの高さは車輪４の半径以下の寸法である。この半径を超える高さであると、車輪４がこれを乗り越えることができないからである。また、壁面Ｗからの僅かな突起のような、押上材８の押し上げ機能がなくても乗り越えが可能な段部の場合にはこの発明に頼る必要がない。したがって、段部Ｄの高さは、車輪４の半径以下であって、且つ押上材８の押し上げ機能によらないと乗り越えることができない高さである。

車体１の前進に伴って車輪４が段部Ｄに近づき（図４（ａ））、その後、車輪４の外面から前方に突出している検出部たるストライカー７が段部Ｄに接し、そのまま前進するとバネ６３の付勢に対抗してストライカー７が相対的に後退する。ここでは、車輪４の前側のストライカー７とこれに連続する前側の運動方向変換機構６が動作して押上材８を突出させる。つまり、ストライカー７と一体に進退部材６１も後退して傾斜リンク６５と補助リンク６６の角度を壁面Ｗに対して直角に近づく方向に傾斜させる。すると、車軸３等の車体側部材に対して両リンク６５、６６が押上材８を壁面Ｗに向けて突き出して車軸３等の車体側部材を壁面Ｗから押し上げる。このため車体側部材とともに車輪４も壁面Ｗから押し上げられて浮上（図４（ｂ）における矢印Ａ方向）するから、車輪４の壁面Ｗに対する磁着力が急激に減少する。

一方で、段部Ｄに接していない他の車輪４については壁面Ｗに磁着し且つ回転して推進力があるため車体１は前進を継続する。このため、段部Ｄに接して壁面Ｗから浮上した車輪４は前方への駆動力はなくても他の車輪による推進力と、段部Ｄ及び車輪４の接触とにより決まる方向（図４（ｃ）における矢印Ｂ方向）によって、車輪４は段部Ｄに乗り上がる。

次いで、車輪４は段部Ｄへの乗り上げを継続して、ストライカー７が段部Ｄを過ぎると、段部Ｄに車輪４が直接接して磁着し、この車輪４による推進力も得られる。この状態でのストライカー７は運動方向変換機構６のバネ６３の付勢力により再度前方に突出した状態にあり、したがって押上材８は後退した状態にある。ここでは、前記乗り上げは終盤にあって車輪４の進行角度は緩慢になっている（図４（ｄ）における矢印Ｃ方向）。その後、この車輪４は段部Ｄを乗り越えた新たな壁面に移行して前進を継続する。そして、後続の車輪４も段部Ｄに至ると同様にこれを乗り越えて凹凸のある壁面Ｗを走行し、所定の検査等を行うことができる。

ここで、車体１を車体本体１１とこれに揺動可能に枢着された揺動車体１２とによって構成し、且つ車輪を前、中、後の３段にしたため、３段中の１段が壁面Ｗから離れたとしても他の２段において壁面Ｗに磁着しているから安定した壁面走行が可能になる。
なお、車体１を図示のような簡単な構成として説明したが、壁面走行の目的により車体１に搭載される機器が決まるので、それら搭載物などの条件に応じて車体１等の形状は変化するものである。また、前記実施形態においてはストライカー７を車輪４の前後に配置したが、車体１が後進しないものであれば後側の運動方向変換機構６については省略可能である。また前記運動方向変換機構６においては補助リンク６６を省略して傾斜リンク６５のみの運動によって押上材８を突出させることも可能である。この場合には、進退部材６１が進退時に姿勢変化しないように、案内部材６２をプレート５に固着しておくとよい。こうすることによって、進退部材６１の進退運動が効率よく押上材８の進退運動に変換される。

この第１実施形態によれば、車体１が前進する力を利用して車体側部材と車輪４を壁面Ｗから押し上げる。よって、段部の乗り越えに際して格別の動力と格別の制御を必要としていない。
図５は、前記第１実施形態の変形例を示すものであって、押上材８の先端にコロ８ａを回転自在に装着することにより、押上材８と壁面Ｗとの摩擦抵抗を低減するためのものである。
図６は、第２実施形態を示すものであって、図示しない車体とこれに取り付けられた車輪４とプレート５とは第１実施形態と同じであり、さらに、ストライカー７、進退部材６１、案内部材６２、バネ６３、押上材８、コロ８ａ、壁面Ｗも第１実施形態と同じである。

この第２実施形態では、押上材８をアクチュエータ１３に取り付けて、このアクチュエータ１３の動力により壁面Ｗに向けて押上材８を出没するようにしてある。また、進退部材６１の進退軌跡に臨んでリミットスイッチ等のスイッチ類１４を設けて、進退部材６１の後退を検出する検出部を構成している。このスイッチ類１４とアクチュエータ１３には、スイッチ類１４が進退部材６１の後退を検出したときに押上材８を突出させるための動作をするようにアクチュエータ１３を制御する制御装置１５を連結している。制御装置１５は車体側部材のいずれかに取り付けられるものとする。

アクチュエータ１３としては、押上材８を壁面Ｗに向けて進退できれば慣用されている機器をいずれも使用することができる。空気圧ないし油圧で作動するシリンダのピストンに押上材８を連結し、又は磁力の切換えとバネにより進退する電磁切換装置のプランジャに押上材８を連結することなどがその例である。他の構成と作用については第１実施形態と同じである。
以上のように、これら実施形態においては、車輪４が段部Ｄに接近又は接触したときに押上材８が壁面Ｗに向けて突出して車輪４を壁面Ｗから浮かせ且つ車輪の磁着力を弱めるから、当該車輪４は複雑な装置と制御を必要とすることなく、他の車輪４による推進力によって容易に段部Ｄに乗り上げることができる。

１車体
１１車体本体
１２揺動車体
２枢軸
３車軸
４磁気吸着車輪
５プレート
６運動方向変換機構
６１進退部材
６２案内部材
６３バネ
６４案内部材
６５傾斜リンク
６６補助リンク
７ストライカー
８押上材
Ｄ段部
Ｐパンタグラフ機構
Ｗ壁面

Claims

車体に取付けた磁気吸着車輪を壁面に対し転動可能に磁着させて、その壁面に沿って移動する壁面走行台車であって、車体及びこれと一体に挙動する部材からなる車体側部材に車輪押し上げ機構を設け、この車輪押し上げ機構は、磁気吸着車輪が転動方向前方の段部に接近又は接触したことを検出する検出部と、前記検出部の検出時に壁面に向けて突出して前記磁気吸着車輪を壁面から離れる方向に押し上げる押上材とを備えたことを特徴とする壁面走行台車。
前記検出部を、前記磁気吸着車輪の転動方向に進退可能に前記車体側部材に支持されるとともに前記磁気吸着車輪の転動方向前方に向けて付勢されたストライカーにより構成し、前記ストライカーと前記押上材との間に、ストライカーの後退運動を押上材の突出運動に変換する運動方向変換機構を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の壁面走行台車。
前記運動方向変換機構は、前記ストライカーの運動に連動して前記磁気吸着車輪の転動方向に対し進退する進退部材と、この進退部材と前記押上材とに連結されて進退部材の後退により磁性体壁面に対して直角に近づく方向に角度変化をする傾斜リンクとからなることを特徴とする請求項２に記載の壁面走行台車。
前記運動方向変換機構には、さらに補助リンクを設け、この補助リンクは、前記進退部材と前記車体側部材とに連結され、車体側部材との連結位置は前記進退部材よりも壁面から遠い位置にし、進退部材の後退により磁性体壁面に対して直角に近づく方向に角度変化するものとして、前記傾斜リンクの角度変化に加えて補助リンクの角度変化により前記押上材を突出させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の壁面走行台車。
前記車輪押し上げ機構を各磁気吸着車輪ごとに設け、前記押上材を磁気吸着車輪の側面に臨ませてその軸線が車軸の軸線に直交する位置に設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の壁面走行台車。
前記ストライカーと進退部材と傾斜リンクと補助リンクの組が前記磁気吸着車輪の中心を挟んで前後対称にそれぞれ設けられ、傾斜リンクの組と補助リンクの組によりパンタグラク機構を構成したことを特徴とする請求項４に記載の壁面走行台車。
前記押上材を、磁力、ばね力、又は流体圧により壁面に向けて突出させるアクチュエータに取付け、前記検出部を、前記の検出時に動作して前記アクチュエータを作動させるスイッチ類により構成したことを特徴とする請求項１に記載の壁面走行台車。
前記車体の前後方向における前、中、後の３段の位置に前記磁気吸着車輪を配置するものとし、前記車体を、車体本体と、これに軸線が同じ方向を向き且つ中間で壁面に近づく方向と壁面から遠ざかる方向に揺動可能に枢着された揺動車体とにより構成し、前記揺動車体の前後端に、前後段のいずれか一方と中段の磁気吸着車輪を配置し、前記車体本体に、前後段のうち前記とは他方の磁気吸着車輪を配置したことを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか１項に記載の壁面走行台車。