JP2016078466A - 磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気式吸着走行車において、構造物を走行するときに、磁石の吸着力が不足することを回避する。
【解決手段】車体ベース７と、車体ベース７に回転自在に設けられている車輪本体部９と、平面状部１３とこの平面状部１３の端に形成された直線状の稜部１５とを備え車輪本体部９が回転することで構造物１７に平面状部１３もしくは直線状の稜部１５が吸着するように車輪本体部９の外周に設けられている磁石１１とを有する磁気式吸着走行車３である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置に係り、特に、車輪に設けられている磁石の吸着力によって構造物で走行可能なものに関する。

首都高速道路では、美装化対策として化粧板やアルミ製のルーバー（以下、ルーバー）が桁側面から桁下に設置されている箇所が多く存在するが、化粧板・ルーバーの耐力不足や安全面の問題から、対象橋梁の床版や桁の接触点検を人の目視等によって行うことが困難な場合が多い。このため、点検用（歩行用）の足場の設置や美装化対策部材の撤去・更新が検討されているが、それまでの期間、構造物の安全性を評価する点検手法がもとめられている。

特に、景観を考慮した駅前のペデストリアンデッキなどでは、橋梁にカバーを設置している例が多く、これらの鋼桁点検のために橋梁に人が容易に近づけない状況になっている。

このような状況における点検手法の１つとして、ロボットを用いた点検が考えられる。さらに、鋼橋等の鋼で構成されている構造物を点検対象とする場合、磁石式ロボット（磁石式建築・土木構造物点検装置）の利用が有利であると考えられる。

そこで、従来、図８、図９で示すような車輪３０１を備えた磁気式吸着走行車にカメラを設けた磁石式鋼橋点検装置（図示せず）が知られている。従来の磁気式吸着走行車の車輪３０１は、車輪本体部３０３の外周に、背の低い円柱状の複数の永久磁石３０５を設けてある。

図８で示す状態では、永久磁石３０５の円形状の吸着面３０７が、構造物３０９の平面に吸着している。

また、図８に示す状態から車輪３０１が回転し、図９に示す状態になると、吸着面３０７が構造物３０９から離れ、吸着面３０７の外周の部位３１１のみが構造物３０９に吸着する。

なお、従来の技術に関する文献として、たとえば、特許文献１を掲げることができる。

特開２００９−３５２３８号公報

ところで、車輪３０１を備えた磁気式吸着走行車は、図８で示す状態では、円形状の吸着面３０７が、構造物３０９の平面に面接触して吸着しているので、十分な吸着力を確保することができる。一方、車輪３０１を備えた磁気式吸着走行車は、図９に示す状態では、永久磁石３０５の円形状の吸着面３０７の外周の１点３１１のみが構造物３０９に点接触するので、吸着力が不足してしまうという問題がある。

本発明は、車体ベースとこの車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部とこの車輪本体部の外周に設けられている磁石とを有する磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置において、磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置が構造物を走行するときに、磁石の吸着力が不足することを回避することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車体ベースと、前記車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部と、平面状部とこの平面状部の端に形成された直線状の稜部とを備え、前記車輪本体部が回転することで、構造物に前記平面状部もしくは前記直線状の稜部が吸着するように、前記車輪本体部の外周に設けられている磁石を有する磁気式吸着走行車である。

請求項２に記載の発明は、車体ベースと、前記車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部と、前記車輪本体部の外周に設けられている複数の磁石とを有し、前記磁石は、構造物に吸着する平面状部と、この平面状部の両端に形成されている一対の直線状の稜部とを備えて構成されており、前記各磁石のそれぞれは、前記平面状部が前記車輪本体部の回転中心軸と平行になっていて前記車輪本体部の外側を向き、前記直線状の稜部が車輪本体部の回転中心軸と平行になるようにして、前記車輪本体部の周方向にならんで設けられている磁気式吸着走行車である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の磁気式吸着走行車において、前記磁石は、磁力が透過可能なシート状のマスキング材で覆われている磁気式吸着走行車である。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の磁気式吸着走行車において、前記車輪本体部は、前記車体ベースに複数設けられており、前記各車輪本体部がアクチュエータと動力伝達部とによって回転駆動するように構成されており、前記各車輪本体部のうちの少なくとも一部の車輪本体部がこの回転方向で機械的コンプライアンスを備えていることで、前記各車輪本体部が回転駆動するときに、前記各車輪本体部のうちの一部の車輪本体部においてのみ、前記磁石の直線状の稜部が前記構造物に吸着し、残りの複数の車輪本体部では、前記磁石の平面状部が前記構造物に吸着するように構成されている磁気式吸着走行車である。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車において、前記車輪本体部は、前記車体ベースの幅方向の一方の側に複数設けられており、前記車体ベースの幅方向の他方の側にも複数設けられており、前記車輪本体部のうちの少なくとも一部の車輪本体部は、高さ方向で機械的コンプライアンスを備えている磁気式吸着走行車である。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車において、前記車体ベースを複数備えており、前記各車体ベースは、この走行方向にならんでおり、お互いが隣接している車体ベース同士は、接続部材を介してつながっている磁気式吸着走行車である。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車と、前記車体ベースに設けられた撮影装置とを有する磁石式建築・土木構造物点検装置である。

本発明によれば、車体ベースとこの車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部とこの車輪本体部の外周に設けられている磁石とを有する磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置において、磁気式吸着走行車および磁石式建築・土木構造物点検装置が構造物を走行するときに、磁石の吸着力が不足することを回避することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の平面図である。 図１におけるＩＩ矢視図である。 図１におけるＩＩＩ―ＩＩＩ矢視図である。 図１におけるＩＶ―ＩＶ矢視図である。 図１におけるＶ矢視図である。 本発明の実施形態に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の車輪の走行状態を示す図であり、図の下方に描いてある四角形は１つの磁石の平面図である。 本発明の実施形態に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の車輪の走行状態を示す図であり、図の下方に描いてある四角形は１つの磁石の平面図である。 従来の磁気式吸着走行車の車輪を示す図である。 従来の磁気式吸着走行車の車輪を示す図である。 変形例に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の平面図である。 変形例に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の側面図である。 （ａ）は別の変形例に係る磁石式建築・土木構造物点検装置の平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＸＩＩＢ矢視図である。

本発明の実施形態に係る磁石式建築・土木構造物点検装置（磁石式建築構造物点検装置もしくは磁石式土木構造物点検装置；たとえば、磁石式鋼橋点検装置）１は、従来のものと同様に人が容易には近づけない建築・土木構造物（建築構造物もしくは土木構造物）等の表面をこの点検のために走行することができるようになっており、図１〜図５で示すように、磁気式吸着走行車３と撮影装置５とを備えて構成されている。

磁気式吸着走行車３は、車体ベース７と車輪本体部９とを備えている。車輪本体部９は、車体ベース７に回転自在に設けられている。また、車輪本体部９には、磁石（たとえば、ネオジム磁石等の強磁性の永久磁石）１１が設けられている。

磁石１１には、平面状部１３とこの平面状部１３の端に形成された（たとえば両端に一対で形成された）直線状の稜部（稜線部）１５とが設けられており、車輪本体部９の外周で車輪本体部９に一体的に設けられている。そして、車輪本体部９が回転することで、鋼等の磁性体で構成された構造物１７（構造物一部が鋼等の磁性体で構成されている場合には、この磁性体で構成されている部位；たとえば、鋼橋の桁等の構成部材の平面状の部位）に、平面状部１３もしくは直線状の稜部１５が吸着するようになっている（主な吸着力を発揮するようになっている）。

磁石１１は複数設けられており（たとえば１つの車輪に１２個設けられており）、各磁石１１のそれぞれは、平面状部１３が車輪本体部９の回転中心軸と平行になっていて車輪本体部９の外側（磁石１１と車輪本体部９との接合部位を間にして車輪本体部９の回転中心軸とは反対側）を向いている。また、各磁石１１は、直線状の稜部１５が車輪本体部９の回転中心軸と平行になるようにして、車輪本体部９の周方向に、たとえば一定の間隔をあけて（等ピッチで）ならんでいる。

なお、磁気式吸着走行車３の車輪１９は、すでに理解されるように、車輪本体部９と複数の磁石１１とを備えて構成されている。

各磁石１１の構造物１７への吸着の態様についてさらに説明すると、各磁石１１のうちの１つの磁石（１つ目の磁石）１１Ａの平面状部１３のみが構造物１７に吸着している状態（主に吸着力を発揮している状態；図６参照）から車輪１９（車輪本体部９）が回転すると、１つ目の磁石１１Ａの平面状部１３が構造物１７から離れて１つ目の磁石１１Ａの直線状の稜部１５（１つの目の磁石１１Ａに隣接している他の１つの磁石である２つ目の磁石１１Ｂ側の直線状の稜部のみ）が、１つ目の磁石１１Ａの平面状部１３に代わって構造物１７に吸着するようになっている（主に吸着力を発揮するようになっている；図７参照）。

なお、図６や図７では、後述するマスキング材２３の表示を省略している。

次に、１つ目の磁石１１Ａに隣接している２つ目の磁石１１Ｂの直線状の稜部１５（１つ目の磁石１１Ａ側の直線状の稜部）が、１つ目の磁石１１Ａの直線状の稜部１５とともに構造物１７に吸着するようになっている。

次に、１つ目の磁石１１Ａの直線状の稜部１５が構造物１７から離れて２つ目の磁石１１Ｂの直線状の稜部１５（１つ目の磁石１１Ａ側の直線状の稜部のみ）が構造物１７に吸着するようになっている。

次に、２つ目の磁石１１Ｂの平面状部１３のみが、２つ目の磁石１１Ｂの直線状の稜部１５に代わって構造物１７に吸着するようになっている。

なお、上記説明では、車輪本体部９（車輪１９）が回転して、構造物１７への吸着が１つ目の磁石１１Ａから２つ目の磁石１１Ｂに移る場合を例に掲げているが、構造物１７への吸着が２つ目の磁石１１Ｂから３つ目磁石（１つ目の磁石１１Ａとは反対側で２つ目の磁石１１Ｂに隣接している３つ目磁石）１１Ｃに移る場合やそれ以後の場合も、吸着の態様が同様に変化するようになっている。

すなわち、車輪本体部９の外周にｎ個の磁石１１が設けられており、ｍ番目の磁石１１の平面状部１３のみが構造物１７に吸着している状態から車輪１９が回転すると、ｍ番目の磁石１１の平面状部１３が構造物１７から離れてｍ番目の磁石１１の直線状の稜部（ｍ＋１番目の磁石側の直線状の稜部）１５のみが構造物１７に吸着し、次に、ｍ＋１番目の磁石１１の直線状の稜部（ｍ番目の磁石側の直線状の稜部）１５が、ｍ番目の磁石１１の直線状の稜部（ｍ＋１番目の磁石側の直線状の稜部）１５とともに構造物１７に吸着し、次に、ｍ番目の磁石１１の直線状の稜部（ｍ＋１番目の磁石側の直線状の稜部）１５が構造物１７から離れてｍ＋１番目の磁石１１の直線状の稜部（ｍ番目の磁石側の直線状の稜部）１５のみが構造物に吸着し、次に、ｍ番目の磁石１１の平面状部１３のみが構造物１７に吸着するようになっている。ただし、「ｎ」、「ｍ」は自然数であって、ｎ＞ｍ≧１とする。

車輪１９がほぼ１回転してｎ番目の磁石１１の平面状部１３のみが構造物に吸着している状態から車輪１９がさらに回転すると、ｎ番目の磁石１１の平面状部１３が構造物１７から離れてｎ番目の磁石１１の直線状の稜部（１つ目の磁石側の直線状の稜部）１５のみが構造物１７に吸着し、次に、１つ目の磁石１１Ａの直線状の稜部（ｎ番目の磁石側の直線状の稜部）１５が、ｎ番目の磁石１１の直線状の稜部１５とともに構造物１７に吸着し、次に、ｎ番目の磁石１１の直線状の稜部（１つ目の磁石側の直線状の稜部）１５が構造物１７から離れて１つ目の磁石１１Ａの直線状の稜部（ｎ番目の磁石側の直線状の稜部）１５のみが構造物１７に吸着し、次に、１つ目の磁石１１Ａの平面状部１３のみが構造物１７に吸着するようになっている。

これにより、車輪１９の各磁石１１のいずれかの平面状部１３や直線状の稜部１５が次々に構造物１７に吸着し、磁気式吸着走行車３が、重力の存在にかかわらず、車輪１９の回転で構造物１７の表面に任意の姿勢で吸着し任意の方向に走行することができるようになっている。

ところで、磁石１１は、たとえば、背の低い四角柱状になっている。さらに具体的には、磁石１１は、縦寸法の値と横寸法の値とがお互い等しく、高さ寸法（厚さ寸法）の値が、縦寸法の値や横寸法に値よりも小さい四角柱状になっている。

車輪本体部９は、背の低い円柱状になっている。さらに、車輪本体部９は、高さ寸法（幅寸法）の値が、半径の値よりも小さい円柱状になっている。なお、円柱の高さ寸法の値は、磁石１１の縦寸法の値や横寸法の値よりも僅かに大きくなっている。

また、車輪本体部９には、図６、図７で示すように、複数の磁石１１と同数の平面状の磁石設置部２１が設けられている。そして各磁石設置部２１のそれぞれに各磁石１１のそれぞれが、たとえば、ボルト等を用いて設置されるようになっている。

磁石設置部２１は、車輪本体部９の円柱の外周の一部を切り欠いた態様で形成されている。磁石設置部２１は矩形な平面状に形成されており、磁石設置部２１の中心を通り磁石設置部２１に直交している直線が、車輪本体部９の中心を通るようになっている。また、各磁石設置部２１のそれぞれは、一定の間隔をあけてお互いが離れ、車輪本体部９の外周に設けられている。

磁石設置部２１に磁石１１が設置された状態では、磁石１１の厚さ方向の一方の面が磁石設置部２１に面接触しており、磁石１１の中心を通り磁石１１の厚さ方向の両面に直交する直線が、磁石設置部２１の中心を通り磁石設置部２１に直交している直線と一致しており、車輪本体部９の中心を通るようになっている。

さらに、磁石設置部２１に磁石１１が設置された状態では、磁石１１の厚さ方向の他方の面が平面状部１３になっている。磁石設置部２１に磁石１１が設置された状態では、磁石１１の厚さ方向の他方の面（平面状部１３）の両端の一対の直線状の稜部１５が、車輪本体部９の中心軸（回転中心軸）と平行になっている。また、磁石設置部２１に磁石１１が設置された状態では、車輪１９の径方向で各磁石１１が車輪本体部９よりも外側に位置しており、構造物１７に車輪本体部９が干渉することがないようになっている。

また、磁気式吸着走行車３では、磁石１１が、磁力が透過可能なシート状のマスキング材２３で覆われている。

すなわち、シート状のマスキング材２３は、所定の幅で細長い矩形状になっている。そして、マスキング材２３の厚さ方向が車輪１９の径方向と一致し、マスキング材２３の長手方向が車輪１９の周方向と一致するようにして、細長いシート状のマスキング材２３が車輪１９の外周に巻き付けられている。そして、磁石１１の平面状部１３と直線状の綾部１５とを含む車輪１９の外周が、少なくとも一重のマスキング材２３で覆われている。

また、マスキング材２３は、たとえば、粘着層を介して車輪１９に貼り付いている。なお、図６や図７で示すように、マスキング材２３を実際に削除してもよい、
車輪本体部９（車輪１９）は、１つの車体ベース７に複数（たとえば４つ）設けられており（図１参照）、各車輪本体部９（総ての車輪本体部９もしくは一部の複数の車輪本体部９）がモータ等のアクチュエータ２５とこのアクチュエータ２５の動力を伝達する動力伝達部２７とを介して回転駆動するように構成されている。

また、各車輪本体部９のうちの少なくとも一部の車輪本体部９が、この回転方向で機械的コンプライアンス（ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＣＯＭＰＬＩＡＮＣＥ；物体の伸縮性・可塑性を定量化した物理量であって、バネ定数の逆数）を備えている。

これにより、各車輪本体部９が回転駆動するときに、各車輪本体部９のうちの１つの車輪本体部９においてのみ、磁石１１の直線状の稜部１５が構造物１７に吸着し、残りの３つの車輪本体部９では、磁石１１の平面状部１３が構造物１７に吸着するように構成されている。

なお、各車輪本体部９が回転駆動するときに、各車輪本体部９のうちの２つの車輪本体部９においてのみ、磁石１１の直線状の稜部１５が構造物１７に吸着し、残りの２つの車輪本体部９では、磁石１１の平面状部１３が構造物１７に吸着するように構成されていてもよい。

さらに、各車輪本体部９が回転駆動するときに、各車輪本体部９のうちの一部の車輪本体部においてのみ、磁石１１の直線状の稜部１５が構造物１７に吸着し、残りの複数の車輪本体部では、磁石１１の平面状部１５が構造物１７に吸着するように構成されていてもよい。

各車輪本体部９（車輪１９）は、お互いが同じ形状に形成されていて、車体ベース７の幅方向で対称に配置されており、各回転中心軸がお互いに平行になっており、お互いが同方向に回転することで、磁気式吸着走行車３が、構造物１７の表面に沿って走行するようになっている。

各車輪本体部９の機械的コンプライアンスについてさらに説明する。車輪本体部９は、上述したように、モータ（たとえば、株式会社タミヤ製；ＦＡ１３０）２５とこのモータ２５の動力を伝達する動力伝達部２７とを介して回転駆動するように構成されている。車輪本体部９からは、軸部材２９が延出している。軸部材２９は小径の円柱状に形成されており、軸部材２９の外径は車輪本体部９の外径に比べて小さくなっている。軸部材２９は、車輪本体部９の幅方向の一方の側から延出しており、車輪本体部９の中心軸（回転中心軸）と軸部材２９の中心軸（回転中心軸）とはお互いが一致している。

そして、軸部材２９が車体ベース７に一体的に設けられている軸受け部材３１に係合することで、車体ベース７に対して車輪本体部９が回転（自転）するようになっている。

また、軸部材２９は、動力伝達部２７を構成している減速機（たとえば株式会社マブチ製）３３とベルト３５を介して、モータ２５の回転出力軸につながっており、モータ２５の回転出力軸が回転することで、車輪本体部９が回転するようになっている。

ここで、仮にモータ２５の回転出力軸を車体ベース７に固定しモータ２５の回転出力軸が回転しないようにした状態で、回転方向で機械的コンプライアンスを備えている車輪本体部９に回転モーメントを加えると、車輪本体部９が弾性を伴って反力を発生しつつある程度回転するが、上記回転モーメントを取り去ると車輪本体部９がこの回転方向で復元し元の回転位置（回転モーメントを加える前の位置）に戻るようになっている。

図１に示す磁石式鋼橋点検装置１（磁気式吸着走行車３）では、上述したように、１つの車体ベース７に車輪本体部９が４つ設けられている。

４つの車輪本体部９のうちで磁気式吸着走行車３の幅方向の一方の側にあって走行方向の一方の側にある車輪本体部９Ａが、１つ目のモータ２５Ａと１つ目の減速機３３Ａを介して回転駆動するようになっている。４つの車輪本体部９のうちで磁気式吸着走行車の幅方向の一方の側にあって走行方向の他方の側にある車輪本体部９Ｂが、１つ目のモータ２５Ａと１つ目の減速機３３Ａと１つ目のベルト３５Ａとを介して回転駆動するようになっている。これにより、磁気式吸着走行車３の幅方向の一方の側で走行方向の一方の側にある車輪本体部９Ａは、減速機３３Ａのバックラッシュを無視すれば、この回転方向で機械的コンプライアンスをほとんど有していないが、磁気式吸着走行車３の幅方向の一方の側で走行方向の他方の側にある車輪本体部９Ｂは、たとえば、１つ目のベルト３５Ａが弾性的に伸縮することに応じてこの回転方向で機械的コンプライアンスを有している。

また、４つの車輪本体部９のうちで磁気式吸着走行車３の幅方向の他方の側にあって走行方向の一方の側にある車輪本体部９Ｃが、２つ目のモータ２５Ｂと２つ目の減速機３３Ｂを介して回転駆動するようになっている。４つの車輪本体部９のうちで磁気式吸着走行車の幅方向の他方の側にあって走行方向の他方の側にある車輪本体部９Ｄが、２つ目のモータ２５Ｂと２つ目の減速機３３Ｂと２つ目のベルト３５Ｂとを介して回転駆動するようになっている。

これにより、磁気式吸着走行車３の幅方向の他方の側で走行方向の一方の側にある車輪本体部９Ｃは、減速機３３Ｂのバックラッシュを無視すれば、この回転方向で機械的コンプライアンスをほとんど有していないが、磁気式吸着走行車３の幅方向の他方の側で走行方向の他方の側にある車輪本体部９Ｄは、たとえば、２つ目のベルト３５Ｂが弾性的に伸縮することに応じてこの回転方向で機械的コンプライアンスを有している。

磁石式鋼橋点検装置１についてさらに詳しく説明する。説明の便宜のために、磁気式吸着走行車３の走行方向と幅方向（走行方向に対して直交する所定の一方向）に対して直交する方向を高さ方向とする。なお、幅方向は、走行方向に対して直交する所定の一方向である。

車体ベース７は、矩形な平板状に形成されており、厚さ方向が高さ方向になり、矩形の長手方向が磁石式鋼橋点検装置１の走行方向になり、矩形の他の一方向が磁石式鋼橋点検装置１の幅方向になっている。なお、車体ベース７として、必要な強度を備えできるだけ軽量である必要性に鑑み、たとえば、株式会社タミヤ製のユニバーサルプレートが採用されている。

車輪本体部９は、図６、図７で示すように、たとえば、木製のリング状の外輪部３７と、合成樹脂製のスポーク部３９と薄い板状でリング状に形成された合成樹脂製の一対の側板部４１とを備えて背の低い円柱状に形成されている。

外輪部３７は、この周方向に対して直交する平面による断面が、正方形に近い矩形状になっている。スポーク部３９は、外輪部３７の内側で外輪部３７に一体的に設けられている。平面状の磁石設置部２１は、外輪部３７の外周に形成されている。

なお、外輪部３７を木製にしたことで、軽量化をはかることができるとともに、磁石１１の固定に木ねじを使用することができ、磁石１１の車輪本体部９への取付けが容易になっている。

側板部４１の内径は、外輪部３７の外径よりも小さくなっており、側板部４１の外径は、外輪部３７の外径よりも大きくなっている。一方の側板部４１は、外輪部３７（車輪本体部９）の中心軸の延伸方向の一方の面に設置されており、他方の側板部４１は、外輪部３７（車輪本体部９）の中心軸の延伸方向の他方の面に設置されている。側板部４１の中心軸と外輪部３７の中心軸とはお互いが一致している。

一対の側板部４１間の寸法は、磁石１１の幅寸法とほぼ等しくなっており、磁石１１が、一対の側板部４１の間に入り込むことで、各磁石１１の姿勢（一対の直線状の稜部１５が車輪本体部９の回転中心軸と平行である姿勢）を容易に得ることができるようになっている。また、すでに理解されるように、車輪１９の径方向で各磁石１１が側板部４１よりも外側に位置しており、構造物１７に側板部４１が干渉することがないようになっている。

車輪１９の外周に巻き付けられているマスキング材２３は、この断面形状（周方向に対して直交する平面による断面の形状）が「コ」字状になっている。そして、「コ」字の一方の端部の直線状の部位が、一方の側板部４１の外周側の部位をリング状になって覆っており、「コ」字の他方の端部の直線状の部位が、他方の側板部４１の外周側の部位をリング状になって覆っており、「コ」字の中央の直線状の部位が、一対の側板部４１の間で磁石１１をリング状になって覆っている。

金属製の軸部材２９は、スポーク部３９の中央から一方の側に突出している。

車体ベース７の上面であって４つの角部の近傍には、軸受け部材３１が一体的に設けられている。そして、４つの車輪１９それぞれの軸部材２９が４つの軸受け部材３１のそれぞれに係合することで、車輪１９が車体ベース７に対して回転自在になっている。なお、各車輪１９の回転中心軸は、磁石式鋼橋点検装置１の幅方向に延びている。

４つの車輪１９のそれぞれは、磁石式鋼橋点検装置１の幅方向で車体ベース７の両端部から突出している。

また、車輪１９の外径は８０ｍｍ程度になっており、車体ベース７の下面には突出物が無くなっている。そして、車輪１９の磁石１１が構造物１７に吸着し、磁石式鋼橋点検装置１が走行等しているときには、構造物１７の平面状部（車輪１９が接している平面状部）と車体ベース７との間の距離は２５ｍｍ程度になっている。

これにより、図５で示すように、構造物１７に添接板４３やＨＴボルト（高力ボルト）４５があっても、磁石式鋼橋点検装置１が、添接板４３やＨＴボルト４５を跨ぐことができるようになっている。

車輪１９Ａは、磁石式鋼橋点検装置１の走行方向および幅方向では一方の側にあり、車体ベース７の上面に設置されている減速機３３Ａを介して、モータ２５Ａにより回転駆動するようになっている。なお、磁石１１の平面状部１３を、構造物１７の平面状部に吸着している状態から離すためには、大きなトルクが必要であるので、減速機３３Ａは減速比が高くなっている。

また、減速機３３Ａの一部にウォームギヤを用いることで、モータ２５Ａにブレーキが無くても、車輪１９が逆転等することが防止されるようになっている。すなわち、モータ２５Ａが停止している状態で、車輪１９Ａに回転モーメントが加わっても、車輪１９Ａの回転がウォームギヤによってロックされ、車輪１９Ａは回転しないようになっている。

車輪１９Ａの軸部材２９には、プーリ（スプロケット）４７が設けられている。プーリ４７は、軸受け部材３１と車輪１９Ａとの間に設けられている。プーリ４７の外径は、車輪１９Ａの外径よりも小さくなっている。

車輪１９Ｂは、磁石式鋼橋点検装置１の走行方向では他方の側にあり、幅方向では一方の側にある。車輪１９Ｂの軸部材２９にも、車輪１９Ａと同様なプーリ４７が設けられている。そして、車輪１９Ａのプーリ４７と車輪１９Ｂのプーリ４７とには、ベルト（プラスチック製のラダーチェーンもしくは歯付きベルト）３５が巻き掛けられており、車輪１９Ａが回転駆動すると、ベルト３５を介して車輪１９Ｂが同速度で回転するようになっている。

車輪１９Ｃと車輪１９Ｄは、車体ベース７の中心を通り幅方向に直交する平面に対して、車輪１９Ａ，１９Ｂと対称に配置されている。そして、減速機３３Ｂやプーリ４７やベルト３５を介して、モータ２５Ｂにより、車輪１９Ａ、車輪１９Ｂと同様に回転駆動するようになっている。

磁石式鋼橋点検装置１（磁気式吸着走行車３）が直進するときには、各モータ２５で４つの車輪１９を同速度で回転駆動し、磁石式鋼橋点検装置１（磁気式吸着走行車３）が左方向もしくは右方向に旋回するときには、たとえば、モータ２５Ｂを停止しておいて、モータ２５Ａだけを駆動することで、信地旋回する。なお、信地旋回ではなく、超信地旋回で磁石式鋼橋点検装置１が旋回してもよい。

なお、磁石式鋼橋点検装置１が、図１０で示すように、１つのモータで左右一対の車輪１９もしくは４つの車輪１９を回転駆動させることで走行し、旋回するときに左右一対の車輪１９を傾けるように構成されていてもよい（二点鎖線参照）。

また、磁石式鋼橋点検装置１において、ベルト３５とプーリ４７とを削除し、車輪１９Ａと車輪１９Ｂとにキャタピラを巻き掛け、車輪１９Ｃと車輪１９Ｄとに別のキャタピラを巻き掛けてもよい。

磁石式鋼橋点検装置１の電源４９としては、磁石式鋼橋点検装置１が屋外で使用されること、直流で軽量な電源が適していること、入手が容易なことから、たとえば、乾電池が使用される。なお、電源４９は、車体ベース７の上部に設けられている。

磁石式鋼橋点検装置１は、鋼構造物の損傷を外観から点検する一次スクリーニングが目的であるから、撮影装置５として１００万画素程度の動画用カメラ（自動焦点式カメラ）を採用している。また、オペレータが画像を見ながら作業を行うことから、制御部（ＣＰＵを含む）５１の制御の下、送受信部５３によって画像を即時に、操作装置（たとえば、携帯端末）に、たとえば無線電送（送信）することができるようになっている。制御部５１、送受信部５３も、車体ベース７の上部に設けられている。

また、撮影装置５は動画だけでなく静止画も撮影することができるようになっている。さらに、撮影装置５が光学ズーム機能を備えていてもよい。送信された映像や画像は、オペレータの手元にある携帯端末で受信され、表示され、記憶されるようになっている。

カメラ５は、車体ベース７の上側でカメラ駆動装置５５を介して車体ベース７に支持されており、ターンとチルトできるようになっている。すなわち、高さ方向に延びた軸まわり、幅方向に延びた軸まわりで、カメラ５が車体ベース７に対して回動位置決め自在になっている。

また、モータ２５の駆動、停止、カメラ５での撮影、カメラ駆動装置５５によるカメラ５の回動は、オペレータの手元にある操作装置により、無線で遠隔操作可能になっている。この場合、操作装置と磁石式鋼橋点検装置１との間の距離が５０ｍ程度までになっても、無線電送や遠隔操作が可能になっている。なお、無線に代えて有線により磁石式鋼橋点検装置１を遠隔操作等するようになっていてもよい。

また、カメラ５の位置は、図１〜図４では、磁石式鋼橋点検装置１の走行方向の他端側に設けられていて磁石式鋼橋点検装置１の走行方向の他端側を撮影するようになっているが、カメラ５の位置を図４に２点鎖線で示すように、磁石式鋼橋点検装置１の走行方向の他端からさらに他端側に突出したところに位置させてもよい。

また、鋼橋の桁１７等が外装板で覆われていて磁石式鋼橋点検装置１が暗い場合や、夜間規制中に磁石式鋼橋点検装置１で点検を行うことがあるので、ＬＥＤライト等を使用した照明装置が必要である。この照明装置で、カメラ５が撮影する範囲を照らすようになっている。

次に、磁石式鋼橋点検装置１の動作について説明する。

図５に示すように、磁石式鋼橋点検装置１を構造物１７に設置する。このときの磁石式鋼橋点検装置１の姿勢は、幅方向が鋼橋の上下方向になっているが必ずしもこの姿勢になっている必要はない。

次に、携帯端末から無線で指令を発し、この指令に応じて、磁石式鋼橋点検装置１が適宜走行するとともに、カメラ５で鋼橋１７の所望の部位を撮影し、この撮影で得られた画像や映像を形態端末に送信する。

磁石式鋼橋点検装置１によれば、磁石１１が平面状部１３と直線状の稜部１５とを備えており、車輪本体部９が回転することで、構造物１７に平面状部１３もしくは直線状の稜部１５が吸着するように構成されているので、平面状部１３が構造物１７に吸着しているときは勿論のこと、直線状の稜部１５が構造物１７に吸着しているときであっても吸着力が不足することが無く、十分な吸着力を得ることができ、磁石式鋼橋点検装置１が、重力等によって構造物１７から落下することがなく、構造物１７の表面を走行することができる。

また、磁石式鋼橋点検装置１によれば、複数の磁石１１のそれぞれが、平面状部１３が車輪本体部９の回転中心軸と平行になっていて車輪本体部９の外側を向いており、直線状の稜部１５が車輪本体部９の回転中心軸と平行になるようにして、車輪本体部９の周方向にならんで設けられているので、車輪１９が回転する間に、複数の磁石１１のそれぞれの平面状部１３と直線状の稜部１５とが順に構造物１７に接触し、車輪１９の回転角度にかかわらず、磁石１１による十分な吸着力を得ることができる。

また、磁石式鋼橋点検装置１によれば、磁石１１が、磁力が透過可能なシート状のマスキング材２３で覆われているので、細かい磁性のある粉塵が磁石１１に直接くっつくことが防止される。また、マスキング材２３を交換することで、車輪１９を簡単に掃除することができる。

また、磁石式鋼橋点検装置１によれば、車輪本体部９がこの回転方向で機械的コンプライアンスを備えていることで、各車輪本体部９が回転駆動するときに、各車輪本体部９のうちの一部の車輪本体部９（たとえば９Ａ）においてのみ、磁石１１の直線状の稜部１５が構造物１７に吸着し、残りの車輪本体部９（たとえば、９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）では、磁石１１の平面状部１３が構造物１７に吸着するように構成されている。つまり、各車輪１９が回転しても、一部の車輪１９でのみ直線状の稜部１５が構造物１７に吸着し、他の車輪１９では、平面状部１３が構造物１７に吸着するようになっているので、各車輪１９の回転による磁石１１のトータルの吸着力の減少量を極力小さくすることができ、磁石１１による十分な吸着力を一層確実に得ることができる。

次に、変形例に係る磁石式鋼橋点検装置１Ａについて、図１１を参照しつつ説明する。

図１１に示す磁石式鋼橋点検装置１Ａは、車輪本体部９が１つの車体ベース７の幅方向の一方の側に複数（たとえば３つ以上；２つでもよい）設けられており、車体ベース７の幅方向の他方の側に複数（たとえば３つ以上；２つでもよい）設けられている。

また、複数の車輪本体部９のうちの少なくとも一部の車輪本体部は、高さ方向（磁気式吸着走行車３の走行方向と車体ベース７の幅方向とに対して直交するする方向）で機械的コンプライアンスを備えている。

たとえば、車輪本体部９は、車体ベース７の幅方向の一方の側で、磁気式吸着走行車３の走行方向にならんで３つ設けられており、車体ベース７の幅方向の他方の側で、磁気式吸着走行車３の中心を通り磁気式吸着走行車３の幅方向に直交している平面に対して対称に、磁気式吸着走行車３の走行方向にならんで３つ設けられている。

そして、車体ベース７の幅方向の一方の側で、磁気式吸着走行車３の走行方向で中央にある一対の車輪本体部９Ｅ（軸受け部材３１）のそれぞれが、リニアガイドベアリングもしくはリンク機構等（図示せず）を介して車体ベース７に支持されており、車体ベース７に対して高さ方向で移動自在になっている。

また、車体ベース７に対して高さ方向で移動自在になっている車輪本体部９Ｅ（軸受け部材３１）は、バネ等の弾性体５７により高さ方向で付勢されている。

常態（たとえば、磁石式鋼橋点検装置１Ａが構造物１７の平面状の部位にあってこの平面状の部位を走行している状態）では、車体ベース７に対して、６つの車輪本体部９の高さ位置がお互いに等しくなっている。

一方、車体ベース７を何かに固定しておいて、各車輪本体部９（車輪１９）の高さ方向に力を加えると、車体ベース７の４隅のところにある４つの車輪本体部９は、高さ方向にはほとんど移動しないが、磁石式鋼橋点検装置１Ａの走行方向で中央にある一対の車輪本体部９Ｅのそれぞれは、弾性体５７が弾性変形することで、加えた力の方向に移動し、上記力を取り去ると、元の位置に戻るようになっている（図１１（ａ）の二点鎖線参照）。

なお、中央にある一対の車輪本体部９Ｅが機械的コンプライアンスを備えていることに代えてもしくは加えて、他の車輪本体部９の一部もしくは総てが機械的コンプライアンスを備えていてもよい。

磁石式鋼橋点検装置１Ａによれば、車輪本体部９が、高さ方向で機械的コンプライアンスを備えているので、構造物１７の表面に添接板４３やボルトの頭部等があっても、図１１（ｂ）、（ｃ）で示すように、これを乗り越えることができる。

次に、別の変形例に係る磁石式鋼橋点検装置１Ｂについて、図１２を参照しつつ説明する。

図１２に示す磁石式鋼橋点検装置１Ｂは、磁気式吸着走行車３（車体ベース７）を複数備えており、各車体ベース７は、磁石式鋼橋点検装置１Ｂの走行方向で所定の間隔をあけてならんでおり、お互いが隣接している車体ベース７同士は、接続部材５９を介してつながっている。なお、図１２に破線で示すように、お互いが隣接している磁気式吸着走行車３同士が、複数列（たとえば２列）の接続部材５９を介してつながっていてもよい。

そして、車体ベース７と接続部材５９との接合部では、車体ベース７（磁石式鋼橋点検装置１Ｂ）の幅方向に延びている軸（図１２（ｂ）で紙面に直交する方向に延びている軸）を回動中心にして、車体ベース７に対して接続部材５９が回動自在になっている。

磁石式鋼橋点検装置１Ｂによれば、車体ベース７を複数備えており、各車体ベース７が、この走行方向にならんでおり、お互いが隣接している車体ベース７同士が接続部材５９を介してつながっているので、構造物１７の表面に添接板４３やボルトの頭部、その他の障害物等があっても、図１１（ｂ）、（ｃ）で示す場合と同様にして、これを乗り越えることができる。

さらに、車体ベース７と接続部材５９との接合部で、磁石式鋼橋点検装置１Ｂの走行方向に延びている軸を回動中心にして、車体ベース７に対して接続部材５９が回動自在になっていてもよいし、磁石式鋼橋点検装置１Ｂの高さ方向に延びている軸を回動中心にして、車体ベース７に対して接続部材５９が回動自在になっていてもよい。

１ 磁石式建築・土木構造物点検装置
３ 磁気式吸着走行車
５ 撮影装置
７ 車体ベース
９ 車輪本体部
１１ 磁石
１３ 平面状部
１５ 直線状の稜部
１７ 構造物
２３ マスキング材
２５ アクチュエータ
２７ 動力伝達部
５９ 接続部材

Claims (7)

1. 車体ベースと、
   前記車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部と、
   平面状部とこの平面状部の端に形成された直線状の稜部とを備え、前記車輪本体部が回転することで、構造物に前記平面状部もしくは前記直線状の稜部が吸着するように、前記車輪本体部の外周に設けられている磁石と、
   を有することを特徴とする磁気式吸着走行車。
2. 車体ベースと、前記車体ベースに回転自在に設けられている車輪本体部と、前記車輪本体部の外周に設けられている複数の磁石とを有し、
   前記磁石は、構造物に吸着する平面状部と、この平面状部の両端に形成されている一対の直線状の稜部とを備えて構成されており、
   前記各磁石のそれぞれは、前記平面状部が前記車輪本体部の回転中心軸と平行になっていて前記車輪本体部の外側を向き、前記直線状の稜部が車輪本体部の回転中心軸と平行になるようにして、前記車輪本体部の周方向にならんで設けられていることを特徴とする磁気式吸着走行車。
3. 請求項２に記載の磁気式吸着走行車において、
   前記磁石は、磁力が透過可能なシート状のマスキング材で覆われていることを特徴とする磁気式吸着走行車。
4. 請求項２または請求項３に記載の磁気式吸着走行車において、
   前記車輪本体部は、前記車体ベースに複数設けられており、前記各車輪本体部がアクチュエータと動力伝達部とによって回転駆動するように構成されており、
   前記各車輪本体部のうちの少なくとも一部の車輪本体部がこの回転方向で機械的コンプライアンスを備えていることで、前記各車輪本体部が回転駆動するときに、前記各車輪本体部のうちの一部の車輪本体部においてのみ、前記磁石の直線状の稜部が前記構造物に吸着し、残りの複数の車輪本体部では、前記磁石の平面状部が前記構造物に吸着するように構成されていることを特徴とする磁気式吸着走行車。
5. 請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車において、
   前記車輪本体部は、前記車体ベースの幅方向の一方の側に複数設けられており、前記車体ベースの幅方向の他方の側にも複数設けられており、
   前記車輪本体部のうちの少なくとも一部の車輪本体部は、高さ方向で機械的コンプライアンスを備えていることを特徴とする磁気式吸着走行車。
6. 請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車において、
   前記車体ベースを複数備えており、
   前記各車体ベースは、この走行方向にならんでおり、お互いが隣接している車体ベース同士は、接続部材を介してつながっていることを特徴とする磁気式吸着走行車。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の磁気式吸着走行車と、
   前記車体ベースに設けられた撮影装置と、
   を有することを特徴とする磁石式建築・土木構造物点検装置。
   

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