JP2814111B2

JP2814111B2 - 磁気吸着走行台車

Info

Publication number: JP2814111B2
Application number: JP1185963A
Authority: JP
Inventors: 泉田村
Original assignee: Sanwa Tekki Corp
Current assignee: Sanwa Tekki Corp
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH0354068A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば簡易ロボットや、センサ、カメラ等
を搭載して、ビルの鉄骨やタンク、橋梁など鋼材製の構
造物の表面に磁気吸着しながら走行する台車に関するも
のである。

（従来の技術）従来、構造物で高所作業を行う場合は、その都度足場
を作る必要があり、また作業は熟練を要するため多くの
時間と費用とを要するという問題点がある。

（発明が解決しようとする課題）従って、本発明は、高所作業のような危険箇所での作
業に必要な、簡易ロボット、センサ、カメラ等を搭載し
て、容易に目的地まで移動することができる走行台車を
提供することを課題としている。

（課題を解決するための手段）本発明においては、上記課題を解決するため、所要機
器を搭載するフレーム１に、無端連鎖状の多数の磁極板
３を回転自在に掛け回し、またフレーム１に、磁極板３
とは異なるピッチで互いに所定間隔を置いて複数の電磁
石４を取付け、これらの電磁石４の鉄心５の先端面は、
接地面側に位置する複数の磁極板３に夫々所定間隔を置
いて対向させ、かつ各鉄心５を磁極板３と反対側におい
て互いに磁気的に接続し、コントローラ８を介してこれ
らの電磁石４に交番する所定の励磁電流を供給すること
により、電磁石４列の磁極を順次変化させて磁極板３を
走行面Ｓに吸着させながら引き回すようにして磁気吸着
走行台車を構成した。

（作用）本発明の磁気吸着走行台車10においては、各電磁石４
の磁気回路Ｍが、「鉄心５−間隙Ｇ−磁極板３−走行面
Ｓ−磁極板３−間隙Ｇ−鉄心５」のように構成される。
鉄心５の先端と磁極板３との間の間隙Ｇは、最小の磁気
抵抗で、鉄心５と磁極板３との干渉を防止する。磁気回
路Ｍは、それ自体短くなろうとする性質があるので、磁
極板３と走行面Ｓとの間には吸引力が生じて間隙Ｇを作
らない。また、磁気回路Ｍ全体としても短くなろうとす
るので、鉄心５と走行面Ｓとの間にも吸引力が生じる。
従って、台車10は走行面Ｓに吸着される。走行面Ｓは磁
気回路Ｍの一部を成すことになる。各電磁石４の鉄心５
の先端には、Ｎ極、Ｓ極、無励磁の何れかの状態が作ら
れる。各電磁石４の励磁状態は、励磁電流によって変化
し、励磁電流はコントローラ８によって自在に変えら
れ、前進、後退、停止が制御される。励磁電流が連続し
て交番されるときは、各鉄心５の先端がＮ極、Ｓ極、無
励磁に入れ替わり変化して磁極板３を差動的に移動させ
る。即ち、無励磁となる鉄心５の位置が移動するにつ
れ、そのときどきに最も磁気抵抗の少ない磁気回路Ｍを
形成しようとして、磁極板３が鉄心５にたいして相対的
に連続移動する。しかし、磁極板３は走行面Ｓに吸着し
ているので、台車10は磁極板３を巻き上げたり、繰り出
したりして走行面Ｓ上を移動する。台車10が停止すると
きは、その時の励磁状態が維持でき、台車10は走行面Ｓ
に吸着したまま停止させることができる。

（実施例）本発明の第１の実施例を第１図ないし第６図に示す。
第１図は走行台車の正面図、第２図は第１図II−II断面
図、第３図は第１図III−III断面図、第４図は走行台車
の使用状態図、第５図は磁気シーケンスの説明図、第６
図は作動原理の説明図である。

第１図ないし第３図の走行台車10において、フレーム
１の外周には、コンベアチェーン２を介して、無端連鎖
状の多数の磁極板3,3,…が相対移動自由に巻き回されて
いる。図示しないカメラやセンサ、ロボット等の必要な
機材はこのフレーム１上に固定される。磁極板3,3,…
は、互いに磁気的に絶縁され、可撓性を持って連結され
ている。フレーム１には、５つの電磁石4,4,…が固定さ
れている。各電磁石４の鉄心5,5,…の先端は、、接地面
側（第１図において下方）に位置する磁極板3,3…に夫
々所定間隔を置いて対向し、磁極板3,3,…とは異なるピ
ッチで、互いに所定間隔を置いてフレーム１に取付けら
れている。この実施例においては、鉄心５の５ピッチ分
が磁極板３の６ピッチ分に相当するように設定されてい
る。各鉄心５は、磁極板３と反対側（第１図において上
方）において、連結部６によって互いに磁気的に接続さ
れている。各電磁石4,4,…のコイル７には、電源からコ
ントローラ８を介して励磁電流が供給されるようになっ
ている。

しかして、この台車10は、例えば第４図に示すよう
に、水平に架設された鉄骨の下側走行面Ｓに吸着しなが
ら移動するように使用する。

次に、この実施例の走行台車10の作動原理を第５図、
第６図を参照して説明する。この実施例の走行台車10に
おいては、各電磁石４の磁気回路Ｍが、「鉄心５−間隙
Ｇ−磁極板３−走行面Ｓ−磁極板３−間隙Ｇ−鉄心５」
のように構成される。鉄心５の先端と磁極板３との間の
間隙Ｇは、最小の磁気抵抗で、鉄心５と磁極板３との干
渉を防止することができるように設定されている。磁気
回路Ｍは、それ自体短くなろうとする性質があるので、
磁極板３と走行面Ｓとの間には吸引力が生じて間隙Ｇを
作らない。また、磁気回路Ｍ全体としても短くなろうと
するので、鉄心５と走行面Ｓとの間にも吸引力が生じ
る。従って、台車10は走行面Ｓに吸着される。走行面Ｓ
は磁気回路Ｍの一部を成すことになる。各電磁石４の鉄
心５の先端には、Ｎ極、Ｓ極、無励磁の何れかの状態が
作られる。各電磁石４の励磁状態は、励磁電流によって
変化し、励磁電流はコントローラ８によって自在に変え
られ、前進、後退、停止が制御される。励磁電流が連続
して交番されるときは、各鉄心５の先端がＮ極、Ｓ極、
無励磁に入れ替わり変化して磁極板３を差動的に移動さ
せる。即ち、第５図、第６図において、５つの鉄心5a,5
b,5c,5d,5eの先端には、第５図に示す励磁シーケンスに
よっていつでもＮ極が２つ、Ｓ極が２つ、無励磁が１つ
作られる。従って、第６図に示すように、Ｎ極とＳ極と
を結ぶ磁気回路Ｍは２つ形成されることになる。励磁シ
ーケンスは、10個のパルス信号で１つのサイクルを構成
する。即ち、パルスが「０−１」のときには、鉄心5aが
無励磁になるので、鉄心5b→鉄心5c,鉄心5d→鉄心5e間
で磁気回路Ｍが形成される。パルスが「１−２」になる
と、鉄心5aが励磁され、鉄心5bが無励磁になるので、鉄
心5a→鉄心5c,鉄心5d→鉄心5e間で磁気回路Ｍが形成さ
れ、鉄心5bに対向していた磁極板３の磁気把束力がなく
なって、鉄心5aに対向する磁極板３は、最短の磁気回路
Ｍを形成しようとする磁力により鉄心5aに近づく。そし
て、順次鉄心5c→5d→5eの無励磁になるに従い、そのと
きどきに最も磁気抵抗の小さい磁気回路Ｍを形成しよう
として、磁極板３が鉄心５に対して相対的に連続移動す
る。このときの台車の移動速度は、10パルス（１周期）
当たりで磁極板３の２ピッチ分である。磁極板３が鉄心
５にたいして相対的に連続移動するのにかかわらず、磁
極板３は走行面Ｓに吸着しているので、台車10は磁極板
３を正逆何れかに巻き上げて走行面Ｓ上を移動すること
になる。台車10が停止するときは、その時の励磁状態が
維持でき、台車10は走行面Ｓに吸着したまま停止させる
ことができる。

第２の実施例を第７図ないし第10図に示す。第７図は
走行台車の正面図、第８図は第７図VIII−VIII断面図、
第９図は第８図IX−IX断面図、第10図は作動原理の説明
図である。

前記第１の実施例は、電磁石が５個で励磁電流が５相
のものであるが、この第２の実施例は、電磁石が３個で
励磁電流が３相のものである。装置の基本的構造は先の
実施例のものと同様であるから、同等部分に同一の符号
を付して具体的説明は省略する。この実施例では、電磁
石14が３個設けられ、電磁石14の３ピンチ分が磁極板３
の８ピッチ分に相当する。各電磁石14の鉄心15a,15b,15
cの先端は２つに分岐して、夫々磁極板３に対向してい
る。分岐した鉄心15の先端のピッチは、磁極板３のピッ
チと同じである。電磁石14には、第10図に示すような、
３相の励磁電流がコントローラから供給される。夫々の
励磁電流の位相は、120゜ずつずれている。励磁電流に
より、鉄心15a,15b,15cの先端がＮ極、Ｓ極、無励磁と
入れ替わり、これに伴って磁極板３が差動的に移動す
る。即ち、励磁電流の周期が０゜のとき、鉄心15c（Ｎ
極）と鉄心15b（Ｓ極）との間に磁気回路Ｍが形成さ
れ、鉄心15aが無励磁なので、鉄心15c、鉄心15bには、
磁気回路Ｍを短くしようとして磁極板３が対向するが、
鉄心15aには磁極板３が対向しない。励磁電流の周期が3
0゜まで進むと、鉄心15a、鉄心15cがＮ極になって、鉄
心15bがＳ極になるので、磁気回路Ｍが２つ形成され
る。このとき、全ての鉄心15a,15b,15cが励磁されてい
るので、全ての鉄心15a,15b,15cの先端に各磁極板３が
対向しようとしてわずかに移動する。このようにして、
周期が進むにつれ、そのときどきに最も磁気抵抗の小さ
い磁気回路Ｍを形成しようとして、磁極板３が鉄心15a,
15b,15cにたいして相対的に連続移動する。このとき台
車は、励磁電流１周期（360゜）あたり磁極板３の２ピ
ッチ分進む。これは第１の実施例と同様であるが、鉄心
15a,15b,15cの先端に、分岐した突起があり、しかも磁
極板３の間隔が比較的狭いので、停止位置と寸法精度を
向上させることができる。台車が停止するときは、コン
トローラによってそのときの励磁状態が維持でき、台車
を走行面に吸着させておくことができる。

以上のように、本発明は、電磁石の数、励磁電流の相
数や波形、鉄心先端の形状、磁極板のピッチ等につい
て、何ら、限定されるものではない。

（発明の効果）以上のように、本発明においては、所要機器を搭載す
るフレーム１に、無端連鎖状の多数の磁極板３を回転自
在に掛け回し、またフレーム１に、磁極板３とは異なる
ピッチで互いに所定間隔を置いて複数の電磁石４を取付
け、これらの電磁石４の鉄心５の先端面は、接地面側に
位置する複数の磁極板３に夫々所定間隔を置いて対向さ
せ、かつ各鉄心５を磁極板３と反対側において互いに磁
気的に接続し、コントローラ８を介してこれらの電磁石
４に所定の励磁電流を交番することにより、電磁石４列
の電極を順次変化させて磁極板３を走行面Ｓに吸着させ
ながら引き回すようにして磁気吸着走行台車を構成した
ため、高所作業のような危険箇所での作業に必要な簡易
ロボット、センサ、カメラ等を搭載して、容易に目的地
まで移動する走行台車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１の実施例を示すもの
で、第１図は走行台車の正面図、第２図は第１図II−II
断面図、第３図は第１図III−III断面図、第４図は走行
台車の使用状態図、第５図は磁気シーケンスの説明図、
第６図は作動原理の説明図、第７図ないし第10図は本発
明の第２の実施例を示すもので、第７図は走行台車の正
面図、第８図は第７図VIII−VIII断面図、第９図は第８
図IX−IX断面図、第10図は励磁電流と鉄心の極性との関
係を示す説明図である。１……フレーム３……磁極板 4,14……電磁石 5,15……鉄心８……コントローラ 10……台車Ｓ……走行面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材から成る走行面に磁気吸着しつつ走行
する台車であって、所要機器を搭載するフレームと、互いに可撓性を持って無端連鎖状に連結され、前記フレームに回転自在に掛け回された多数の磁極板
と、接地面側に位置する複数の前記磁極板に対向し、磁極板
とは異なるピッチで互いに所定間隔を置いて前記フレー
ムに取付けられ、かつ各鉄心の先端が前記磁極板に夫々
所定間隔を置いて対向すると共に、磁極板と反対側にお
いて互いに磁気的に接続された複数の電磁石と、これらの電磁石に交番する所定の励磁電流を供給するコ
ントローラとを具備したことを特徴とする磁気吸着走行
台車。