JP2500078Y2 - 角度検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、タンク等の隅部の内角
を検出するための角度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は先に、自動的にタンクの隅部
の検査を行うための「タンク隅底部検査ロボット」を提
案した（特開平２−３５３１０号公報）。

【０００３】図７に示すように、この検査ロボットは、
タンク１の底板２と側板３とにより区画される隅部４の
内角θを検出するための角度検出器５と、角度検出器５
を搭載し底板２上を所定の軌道に沿って走行するための
走行装置６を有した装置本体７と、角度検出器５により
検出した検出値及び検出した位置を記録するための記録
装置８とにより構成されており、装置本体７が走行しつ
つ角度検出器５を作動させることにより、石油などの内
容液がタンク１内に収容されている状態で、自動的にタ
ンク隅底部４の角度を検出するようになっている。この
検出値と設計値等とを比較することにより、直ちに隅底
部の疲労寿命などを推定することができ、タンクの安全
性の管理に寄与できることとなった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところで上記提案にあ
っては、角度検出器５として、装置本体７から水平にタ
ンク１の径方向に延出された側板検出腕９と、側板検出
腕９の途中から垂下された底板検出腕１０とを開示して
いる。即ち、検出腕９，１０を進退させて、その先端部
１１，１２を側板３及び底板２に当接させ、当接した時
点の進退量に基づいて内角θを検出するようになってい
る。

【０００５】しかしながらこの構成においては、装置本
体７からの距離測定により角度θを演算することになる
ので、その測定精度を上げても正確な角度を得ることは
難しかった。

【０００６】そこで本考案は、上記事情に鑑み、正確に
隅部の角度を検出できる角度検出装置を提供すべく創案
されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は、タンク等の隅
部の内角を検出するための装置において、互いに連結さ
れた四本のリンクにより形成されその一節点に隅部に当
接される隅当接部を有した四節リンク機構と、隅当接部
の両隣に位置する二節点の間に設けられこれら二節点を
互いに接近する方向に付勢するバネ部材と、隅当接部に
対向する位置の節点で連結された二本のリンクに設けら
れこれらリンクを隅部を区画する壁体側へそれぞれ押圧
する押圧手段と、バネ部材に設けられその歪み値を検出
することによって押圧手段により変形された四節リンク
機構の形状を測定するための測定手段とを備えたもので
ある。

【０００８】また本考案は、上記隅当接部に対向する位
置の節点に、この節点を略隅当接部に向かう方向へ案内
するためのガイド手段が設けられて構成されるのが望ま
しい。

【０００９】

【作用】上記構成によって、四節リンク機構は、バネ部
材により初期変形された状態から、押圧手段の押圧によ
り、隅当接部が隅部に、またその一節点で連結されてい
る二本のリンクが両壁体にそれぞれ突き当てられる。測
定手段は、押圧に伴って変化するバネ部材の歪み値を検
出することにより、この状態の四節リンク機構の形状を
測定して、隅部の角度を検出させる。

【００１０】またガイド手段を備えた構成においては、
隅当接部に対向する位置の節点が略対角線上で移動し、
四節リンク機構の変形が安定して為される。

【００１１】

【実施例】以下、本考案の実施例を添付図面に従って説
明する。

【００１２】図１乃至図４は、本考案に係わる角度検出
装置の一実施例を示したものである。この装置は、互い
に連結された第一乃至第四リンク２１，２２，２３，２
４により形成された四節リンク機構２５と、その四個の
節点２６，２７，２８，２９のうち第二及び第四節点２
７，２９を互いに接近する方向に付勢する付勢手段３０
と、第三及び第四リンク２３，２４を押圧する押圧手段
たる二台のシリンダ３１，３２と、四節リンク機構２５
の形状を測定するための測定手段３３とにより主として
構成されている。

【００１３】各リンク２１…２４は、等しい長さの板部
材で成り、その両端部はボス３４を介して互いに重ね合
わされ、このボス３４に回動自在に挿入されたピン３５
によって連結されている。即ち、これらボス３４及びピ
ン３５によって、実質的に各節点２６…２９が形成され
ている。そしてそのうちの第一節点２６に、角度検出対
象である隅部３６に当接される隅当接部３７が設けられ
ている。

【００１４】隅当接部３７は、第一節点２６で連結され
た第一及び第二リンク２１，２２の端部に、それぞれ略
三角形の当接板３８が取り付けられて成る。これら当接
板３８は、リンク２１，２２の長手方向に突出されて、
隅部３６を区画する各壁体３９，４０に、壁体３９，４
０の交点である隅点Ｐ近傍でそれぞれ接触するようにな
っている。従って第一節点２６は、両壁体３９，４０か
ら当接板３８の長さだけ隔てられた位置に保持されるこ
とになる。

【００１５】また第一節点２６の両隣の第二及び第四節
点２７，２９には、隅当接部３７のものと同様な当接板
４１が設けられており、第三及び第四リンク２３，２４
の端部からそれぞれ突出するように取り付けられてい
る。即ち、第一及び第二リンク２１，２２がそれぞれの
側の壁体３９，４０に押し付けられたときに、隅当接部
３７の当接板３８とで二点支持して、リンク２１，２２
を壁体３９，４０と平行な当接姿勢となるように形成さ
れている。

【００１６】 付勢手段３０は、バネ部材たる半円形の
板バネ４２と、板バネ４２の引張力を補うためのコイル
スプリング４３とで成り、第二及び第四節点２７，２９
を結んだ対角線上に位置されている。この対角線上に
は、一端が節点２７，２９のボス３４に取り付けられた
二組の連結板４４が設けられ、その他端同士の間に、板
バネ４２とコイルスプリング４３とが両端支持されて張
架されている。連結板４４は、二枚の板部材がボルト・
ナット４５にて継ぎ足されるように接続されており、そ
の着脱によって、板バネ４２及びコイルスプリング４３
を節点２７，２９間に取り付け、或いは取り外しができ
るようになっている。

【００１７】シリンダ３１，３２は、両壁体３９，４０
に沿うようにそれぞれ配置され、基端側（図示せず）が
隅部３６の近傍に設置される保持体４６に支持されてい
ると共に、伸縮移動するピストンロッド４７の先端が、
第三及び第四リンク２３，２４にピン４８及びブラケッ
ト４９を介して接続されている。その接続位置は、リン
ク２３，２４の長手方向の略中央に相当しており、ブラ
ケット４９とリンク２３，２４の間には、長手方向両端
側に延出された比較的軟らかい板バネ５０が取り付けら
れ、シリンダ３１がリンク２３，２４に対して略直交し
た状態に保持できるようになっている。従って、シリン
ダ３１の伸長により第三及び第四リンク２３，２４が押
圧されると、これに連結されている第一及び第二リンク
２１，２２が、それぞれ対面する壁体３９，４０に押し
付けられることになる。

【００１８】測定手段３３は、板バネ４２の中央両面に
張り付けられた歪ゲージ５１で成り、その信号が、保持
体４６に備えられた制御装置（図示せず）に入力される
ようになっている。そして四節リンク機構２５が、板バ
ネ４２及びコイルスプリング４３によって与えられた初
期変形の状態から、シリンダ３１，３２によって徐々に
逆に変形され、第一，第二及び第四節点２６，２７，２
９と第一及び第二リンク２１，２２とが壁体３９，４０
に当接することにより変形が止まったときに、その歪み
値に基づいて、四節リンク機構２５の形状、即ち隅部３
６の角度θを検出するようになっている。

【００１９】また制御装置には、歪み値と四節リンク機
構２５の形状との相関が予め記憶されており、当該歪み
値を隅部３６の角度θに直ちに換算できるようになって
いる。また歪み値の変化が止まった時点で、その時の歪
み値を記録すると共に、シリンダ３１，３２の作動を停
止させるようになっている。

【００２０】さらに本実施例にあっては、第三節点２８
を隅当接部３７へと向かう方向へ、即ち第一節点２６と
結ぶ対角線に沿って案内するためのガイド手段５６が備
えられている。

【００２１】図２にも示したように、このガイド手段５
６は、一端が保持体４６に設けられたボルト５２によっ
てやや固めに回動自在に支持されたガイド板５３で構成
され、その他端側には第三節点２８に係合する長穴５４
が形成されている。第三節点２８のピン３５には、軸方
向に延出された鍔部材５５が取り付けられ、長穴５４に
沿って移動可能に遊嵌されている。ガイド板５３は、長
穴５４が第三節点２８を通る対角線の延長上に概ね位置
するように、また、リンク２１…２４の板面と並行にな
るように支持されており、四節リンク機構２５が壁体３
９，４０に常時正対するように形成されている。即ち、
リンク２１…２４の板面が常時壁体３９，４０と鉛直に
なるような姿勢に保持するようになっている。

【００２２】次に実施例の作用を説明する。

【００２３】隅部３６の角度θを検出するに際して、ま
ず保持体４６を、隅部３６から適当な距離だけ離間した
位置に設置する。即ち、四節リンク機構２５が板バネ４
２とコイルスプリング４３とによって第二及び第四節点
２７，２９を結ぶ対角線の方向で縮められた初期変形の
姿勢にあって、隅当接部３７が隅部３６に当接されるよ
うにセットする。

【００２４】次にシリンダ３１，３２を伸長させて、第
三及び第四リンク２３，２４をそれぞれ壁体３９，４０
側に押圧する。この押圧により、四節リンク機構２５
は、初期変形の状態から、第三節点２８がガイド板５３
の長穴５４に沿って第一節点２６へと移動すると共に、
第二及び第四節点２７，２９が板バネ４２の付勢力に抗
して外側へ広がるように移動する。この変形は、第二及
び第四節点２７，２９が壁体３９，４０に当接するまで
続く。この変形動作に並行して、歪ゲージ５１は板バネ
４２の歪み値を測定し、その信号を制御装置に送る。そ
して第二及び第四節点２７，２９の当接板４１が壁体３
９，４０に接触すると、四節リンク機構２５の変形が一
時止まって、歪が安定する。制御装置は、この時の歪み
値を記録すると共に、シリンダ３１，３２を停止させ
る。

【００２５】このように、四本のリンク２１…２４によ
り形成され、第一節点２６に隅当接部３７を有した四節
リンク機構２５と、第二及び第四節点２７，２９間に設
けられ、これらを接近する方向に付勢する板バネ４２及
びコイルスプリング４３と、第三及び第四リンク２３，
２４を壁体３９，４０側へ押圧するシリンダ３１，３２
と、四節リンク機構２５の形状を測定するための歪ゲー
ジ５１とを備えたので、シリンダの作動３１，３２によ
り隅当接部３７及び第一，第二リンク２１，２２が壁体
３９，４０に当接した時点での歪み値を求めることによ
り、そのときの四節リンク機構２５の形状を規定する隅
部３７の角度θを、正確に且つ迅速に検出することがで
きる。

【００２６】また二台のシリンダ３１，３２が、二方向
で第三及び第四リンク２３，２４を押圧することにより
四節リンク機構２５を変形させるようにしたので、隅当
接部３７及び第一，第二リンク２３，２４が壁体３９，
４０に適切に当接される。

【００２７】そして本実施例にあっては、第三節点２８
をガイド板５３により適宜案内するようにしたので、四
節リンク機構２５が壁体３９，４０に常時正対され、安
定した姿勢で確実に変形動作が為される。

【００２８】次に図５及び図６によって、本考案の具体
的実施例を説明する。

【００２９】この具体的実施例は、タンク６１の隅底部
６２を検査するロボット６３に適用した場合において示
したものであり、そのロボット本体６４に、前記実施例
で示したものと同様な角度検出装置６５が設けられてい
る。

【００３０】ロボット本体６４は、略立方体形状を呈し
て成形されており、その底部に、壁体たる底板６６の上
を走行するための四個のマグネット車輪６７が設けら
れ、一方の側部には他方の壁体となる側板６８に接触し
つつ転動する二個のマグネット車輪６９が設けられてい
る。即ちこのロボット本体６４は、側板６８から所定の
間隔を隔てた軌道上を走行するようになっている。この
間隔は、隅当接部３７が隅点Ｐ近くに当接できるような
距離である。

【００３１】またシリンダ３１，３２は、ロボット本体
６４の走行方向Ａ前方（又は後方）において、その側面
７０に略並行となるように延長されている。そして、第
三リンク２３と接続する第一のシリンダ３１の基端部
は、側面７０上方に取り付けられ側板６８側へ突出され
た支持部材７１の先端に、ピン７２を介して結合されて
いる。また第四リンク２４と接続する第二のシリンダ３
２の基端部は、側面７０下方に取り付けられ底板６６側
へ突出された支持部材７３にピン７４で結合されてい
る。即ち、これらシリンダ３１，３２は、押圧に伴って
リンク２３，２４が若干スライドするのに合わせて、そ
れぞれピン７２，７４を軸にして、適宜揺動できるよう
になっている。

【００３２】そして本実施例にあっては、リンク２１…
２４の実質的な長さ（両端の節点２６…２９間の距離）
が、100mm となるように形成されている。従ってこの検
出角度θは、隅点Ｐと、隅点Ｐからおよそ100mm だけ離
れた地点とを結んだ線分により形成された角度となる。
即ち、その地点の側板６８或いは底板６６の変形量を示
すものである。このように形成したことにより、例えば
「側板から100mm の位置における変位と継手部疲労寿命
との関係」等々の、従来からの計測データを直ちに利用
できる。

【００３３】その他の構成は、前記実施例と同様である
ので、図１乃至図４と同一の符号を付すことにより、そ
の説明を省略する。

【００３４】このように構成したロボット６３により、
タンク６１の隅底部６２の角度θを検出してその健全性
などを検査するに際しては、マグネット車輪６７，６９
を回転駆動することで、ロボット本体６４を走行させつ
つ、適当な間隔をおいてシリンダ３１，３２を作動させ
る。これで、タンク全周に亘って隅底部６２の角度θを
自動的に且つ正確に検出することができる。即ち、石油
などの内容液がタンク６１内に収容されている状態で、
タンク６１の安全性の管理が実現できるものである。

【００３５】 なお以上の実施例においては、測定手段
３０として歪ゲージ５１を示したが、板バネ４２などの
バネ部材の歪み変形を連続的に検出できるものであれ
ば、どのようなものでも構わない。

【００３６】また押圧手段としてはシリンダ３１，３２
に限るものではなく、例えば第三及び第四リンク２３，
２４に接続するねじロッド（ボールネジ）と、ねじロッ
ドを回転駆動する電動モータとを設けて、ねじロッドを
適宜進退移動させることにより、四節リンク機構２５を
変形させるようにしても構わない。

【００３７】

【考案の効果】以上要するに本考案によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００３８】(1) 請求項１記載の構成によれば、押圧手
段を作動させることにより四節リンク機構を隅部に沿っ
た形状に変形させることができ、測定手段がその形状を
測定することで、隅部の角度を正確に検出することがで
きる。

【００３９】(2) 請求項２記載の構成によれば、四節リ
ンク機構が安定した姿勢で確実に変形動作され、正確な
角度検出に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わる角度検出装置の一実施例を示し
た側面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１中のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図４】図１中のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図５】本考案の具体的実施例を示した側面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】従来の角度検出装置を備えたタンク隅底部検査
ロボットの側面図である。

【符号の説明】

２１，２２，２３，２４ リンク ２５ 四節リンク機構 ２６ 第一節点（一節点） ２７ 第二節点（隅当接部の両隣に位置する節点） ２８ 第三節点（隅当接部に対向する位置の節点） ２９ 第四節点（隅当接部の両隣に位置する節点） ３０ 付勢手段 ３１，３２ シリンダ（押圧手段） ３３ 測定手段 ３６ 隅部 ３７ 隅当接部 ３９，４０ 壁体 ５６ ガイド手段 θ 内角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−97201（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−133309（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−179307（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク等の隅部の内角を検出するための
   装置において、互いに連結された四本のリンクにより形
   成されその一節点に上記隅部に当接される隅当接部を有
   した四節リンク機構と、上記隅当接部の両隣に位置する
   二節点の間に設けられ該二節点を互いに接近する方向に
   付勢するバネ部材と、上記隅当接部に対向する位置の節
   点で連結された二本のリンクに設けられ該リンクを上記
   隅部を区画する壁体側へそれぞれ押圧する押圧手段と、
   上記バネ部材に設けられその歪み値を検出することによ
   って上記押圧手段により変形された上記四節リンク機構
   の形状を測定するための測定手段とを備えたことを特徴
   とする角度検出装置。
2. 【請求項２】 上記隅当接部に対向する位置の節点に、
   該節点を略上記隅当接部に向かう方向へ案内するための
   ガイド手段が設けられて成る請求項１記載の角度検出装
   置。