JP4548917B2 - 煙突筒身等の検査システム及びそれに用いる壁面移動台車 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙突筒身の外周面のような鉛直面及び傾斜面等を有する構造物の壁面上を移動して、壁面、壁面下又は壁面近傍の環境等を検査するための煙突筒身等の検査システム及びそれに用いる壁面移動台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人らは、特許第２７９９６６７号公報（特開平８−６８６２２号公報）、又は特開平１０−７１９７６号公報に開示されているような、煙突筒身検査システム及びそれに用いる壁面移動台車を開発してきた。例えば、特許第２７９９６６７号公報の図４には、車体に４個の磁輪（駆動輪）が軸支された煙突筒身検査用の壁面移動台車が図示されている。また、特開平１０−７１９７６号公報の図１には、車体に軸支されたキャリアに、さらに３輪の遊星磁輪（駆動輪）が軸支され、車輪駆動機構及び車輪駆動源のみを有する壁面移動台車が図示されている。これら３輪は、三角形の各頂点に配置されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、煙突筒身の外周面のような鉛直面上において、より高い障害物をより安定した状態で乗り越えることができる壁面移動台車及びそれを用いた検査システム、特に、煙突筒身等の検査システムを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ここで、本発明を完成するに至った経緯、及び本発明者らの知見を説明する。
【０００５】
本発明者らは、先に、三個の遊星車輪が三角形状に配置された壁面移動台車を提案した。この壁面移動台車においては、壁面に吸着している車輪は二個のみであり、壁面に吸着していない一個の車輪が存在する。このため、吸着している車輪が壁面から引き離されたとき、場合によっては、台車の走行安定性が損なわれるおそれがある。
【０００６】
そこで今回、本発明者らは、２個の車輪を有し、この２個の車輪のキャリアを障害物に応じて回動させることができ、常時、全ての車輪が壁面に吸着した状態を維持できる、新規な壁面移動台車を想到した。
【０００７】
この新規な壁面移動台車が、鋭角凸部のような障害物を乗り越える際、該台車の姿勢が壁面から離れるように傾斜することによって、当該車輪には、その吸着力に逆らって、車輪が壁面から離れるよう台車の荷重が作用する。なお、一旦、吸着力を失った車輪は、自力では、吸着を回復することができない。
【０００８】
ところが、この新規な壁面移動台車においては、車輪が壁面から離れないよう、又は、一旦離れた車輪を壁面に接近させるように、前記キャリアを強制的に回動駆動させることができ、これによって、車輪の吸着能力を回復させることができる。
【０００９】
なお、この新規な壁面移動台車が、例えば、略直角以下の凸部又は凹部のような、軽微な障害物を乗り越える際には、キャリアを能動的に回動させなくてもよい場合がある。
【００１０】
以上の知見に基づき、本発明者らは、本発明を完成し、下記の新規な壁面移動台車を提供するに至ったものである。
【００１１】
すなわち、上記目的を達成するため、本発明は、車体と、前記車体に対して軸支され回動駆動されるキャリアと、一個の前記キャリアに対して１個又は２個軸支され回転駆動されると共に壁面に吸着する車輪と、前記キャリアを前記車輪とは独立して回動駆動するためのキャリア駆動機構と、前記車輪を回転駆動するための車輪駆動機構と、前記キャリア駆動機構を介して前記キャリアに伝達される回動駆動力を出力するキャリア駆動源と、前記車輪駆動機構を介して前記複数の車輪に伝達される回転駆動力を出力する車輪駆動源と、を有し、前記キャリア駆動機構が、前記キャリアに連結されると共に回動駆動されることによって該キャリアを回動させるウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛合されると共に前記キャリア駆動源からの回動駆動力が伝達されるウォームと、を備えたウォームギヤ機構を含んで構成された壁面移動台車、前記複数の車輪の接地状態又は障害物との接触状態等の走行状況を検出する監視手段と、前記監視手段によって検出された走行状況に応じて、前記キャリア駆動源を制御し、これによって、前記キャリアを回動駆動させる制御手段と、が搭載された壁面移動台車、前記２個の車輪が軸支された前記キャリアの軸は、該２個の車輪の車輪軸を結ぶ直線上の中間位置に設けられる壁面移動台車、或いは、これらのいずれか一の前記壁面移動台車を用いること、前記壁面移動台車の前記車体に検査用センサが搭載されたこと、前記壁面移動台車の前記車輪が壁面に吸着しながら、該台車が走行ないし昇降すること、前記検査用センサにより、前記壁面、前記壁面下又は前記壁面近傍の環境を検査すること、前記車輪の接地状態又は障害物との接触状態等の走行状況を検出するＣＣＤカメラと、前記ＣＣＤカメラによって検出された走行状況に応じて、前記キャリア駆動源を制御し、これによって、前記キャリアを回動駆動させる制御手段と、を有し、前記壁面移動台車から離間した車外に、該壁面移動台車に搭載された前記ＣＣＤカメラから送信された画像を表示するモニタと、前記検査用センサから送信された検査信号を受信すると共に、前記モニタを監視するオペレータによって操作され、少なくとも前記キャリア駆動源を前記制御手段を介して制御するための制御盤と、が設置された検査システムを提供する。
【００１２】
この壁面移動台車は、検査用センサを搭載することができ、鉛直な壁面であっても、安定した状態で走行ないし昇降しながら、この検査用センサを用いて、検査データを欠測なく採取することができる。
【００１３】
また、本発明は、前記キャリア駆動機構が、前記キャリアに連結されると共に回動駆動されることによって該キャリアを回動させるウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛合されると共に前記キャリア駆動源からの回動駆動力が伝達されるウォームと、を備えたウォームギヤ機構を含んで構成されたことを特徴とする壁面移動台車を提供する。
【００１４】
この壁面移動台車によれば、キャリアの回動角度を、ウォームギヤを介して、微調整することができると共に、キャリアの予期せぬ逆転が防止される。例えば、キャリアの駆動力が一時的に消失した場合であっても、キャリアの予期せぬ逆転が防止される。
【００１５】
なお、上述したような、車輪の吸着能力の低下のおそれがない壁面状態の場合には、一個のキャリアが一個の車輪を備えることで十分である。この構成を有する本発明の壁面移動台車においても、キャリアの回動制御によって該台車の姿勢を適切に制御すれば、車輪の吸着能力が向上する共に、検査データの欠測のない採取が容易となる。
【００１６】
このような壁面移動台車によれば、障害物乗り越え時、全ての車輪が壁面ないし障害物上の面に吸着した状態が可及的に維持されると共に、各車輪と壁面ないし障害物上の面との滑りが小さくされる。かくして、この壁面移動台車は、より安定した状態で障害物を乗り越えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明する。
【００１８】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、本発明による壁面移動台車が傾斜面上及び鉛直面上を自在に走行ないし昇降可能となるよう、壁面に吸着する車輪として磁輪（マグネット車輪）が用いられる。また、空気力で壁面に吸着する車輪を用いることもできる。
【００１９】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、車体左右方向に沿って対向する一対のキャリアが、連動して駆動される。
【００２０】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、車体の前後左右に４個のキャリア（駆動キャリア）がそれぞれ軸支され、各キャリアに２個の駆動車輪が軸支される。
【００２１】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、キャリア駆動機構と車輪駆動機構が独立して設けられる。これによって、キャリアと車輪を独立して駆動制御することが容易となる。さらに好ましくは、キャリア駆動源と車輪駆動源を独立して設ける。
【００２２】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、キャリア駆動機構が、キャリアに連結されると共に回動駆動されることによってキャリアを回動させるウォームホイールと、ウォームホイールに噛合されると共にキャリア駆動源からの回動駆動力が伝達されるウォームと、を備えたウォームギヤ機構を含んで構成される。このように、ウォームギヤ機構を介して、キャリアを回動することにより、キャリア回動角度を微調整することができる。
【００２３】
別の好ましい実施の形態によれば、キャリア駆動源とキャリアの間をリンク機構を介して連結する。このキャリア駆動源として、例えば、各種アクチュエータ、例えば、油圧シリング等を用いることができる。
【００２４】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、車輪駆動機構が、キャリア上に搭載され車輪駆動源からの回転駆動力を複数の車輪に伝達する遊星歯車機構を含んで構成される。このように、遊星歯車機構を用いることにより、複数の車輪を駆動する必要がある車輪駆動機構をコンパクトに構成することができる。また、キャリア上に、この遊星歯車機構を搭載することにより、車体本体のスペースを空けることができる。
【００２５】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、車輪駆動用シャフト上にキャリアが遊嵌される。この実施の形態によれば、車輪駆動用シャフトに、多機能、すなわち、複数の車輪への回転駆動力伝達機能と、キャリア軸支機能を持たせることにより、別途新たに、キャリア軸支用のシャフトを用いる必要がなくされ、壁面移動台車の軽量化及びコンパクトが達成される。
【００２６】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、キャリアが、回動制御される回動部材（特に、ウォームホイール）、ばねを介して連結される。この実施の形態によれば、キャリアの急激な回動が緩和され、キャリアに加わった衝撃が直接的に上記回動部材に伝達されることが防止される。
【００２７】
本発明による壁面移動台車の好ましい実施の形態においては、壁面移動台車に、前記複数の車輪の接地状態又は障害物との接触状態等の走行状況を検出する監視手段と、前記監視手段によって検出された走行状況に応じて、前記キャリア駆動源を制御し、これによって、前記キャリアを回動駆動させる制御手段と、が搭載される。
【００２８】
本発明による好ましい壁面移動台車は、車体と、前記車体に対して軸支され該車体の左右方向に沿って延在する車輪駆動用シャフトと、前記車輪駆動用シャフト上に遊嵌され前記車体の側面に沿って回動駆動されるキャリアと、前記キャリアに対して軸支された２個の車輪と、前記２個の車輪とそれぞれ一体回転する２個の車輪ギヤと、前記車輪駆動用シャフト上に一体回転するよう設けられた太陽ギヤと、前記キャリア上に軸支され、前記太陽ギヤとそれぞれ噛合すると共に前記２個の車輪ギヤのいずれかとそれぞれ噛合する２個のピニオンと、前記車体に搭載され、前記車輪駆動用シャフトを回転駆動することにより、前記太陽ギヤ、前記２個のピニオン及び前記２個の車輪ギヤを介して、前記２個の車輪をそれぞれ回転させる車輪駆動源と、前記キャリアに連結ないし一体化され、前記車体の側面に沿って回動することにより該キャリアを該車体の側面に沿って回動させるウォームホイールと、前記ウォームホイールの上方に配置され前記車体の前後方向に沿って延在するキャリア駆動用シャフトと、前記キャリア駆動用シャフト上に一体回転するよう設けられ前記ウォームホイールと噛合するウォームと、前記キャリア駆動シャフト上に設けられた被動ベベルギヤと、前記車体に対して軸支され該車体の左右方向に沿って延在するベベルギヤ駆動シャフトと、前記ベベルギヤ駆動シャフト上に一体回転するよう設けられ前記被動ベベルギヤと噛合する駆動ベベルギヤと、前記車体に搭載され、前記ベベルギヤ駆動シャフトを回転駆動することにより、前記駆動ベベルギヤ、前記被動ベベルギヤ、前記キャリア駆動シャフト、前記ウォーム及び前記ウォームホイールを介して、前記キャリアを前記車体の側面に沿って回動させるキャリア駆動源とを有することを特徴とする。
【００２９】
さらに好ましくは、前記キャリアは、前記車体の左右方向に沿って対向する一対のキャリアプレートを含んで構成され、前記一対のキャリアプレートの間に前記ウォームホイールが配され、前記一対のキャリアプレート同士は、前記ウォームホイールを貫通するボルトによって一体化され、前記ウォームホイールの回動方向に沿って、前記ボルトと前記ウォームホイールの間には、前記一対のキャリアプレートと該ウォームホイール間の相対回動を許容するようクリアランスが存在すること、前記一対のキャリアプレートと前記ウォームホイールは、ばねを介して連結されたことを特徴とする。
【００３０】
本発明による検査システムの好ましい実施の形態においては、本発明による壁面移動台車にＣＣＤカメラと検査用センサが搭載され、一方、この壁面移動台車の車外に、前記ＣＣＤカメラから送信された画像を表示するモニタと、前記検査用センサから送信された検査信号を受信すると共に、前記モニタを監視するオペレータによって操作され、少なくともキャリア駆動源を制御手段（例えば、壁面移動台車に搭載されたマイクロコンピュータ）を介して制御するための制御盤（コントローラ）と、が設置される。前記検査用センサは、この壁面移動台車が走行ないし昇降する壁面、壁面下又は壁面近傍の環境を検査する。この検査用センサとして、例えば、超音波又は渦電流を検知するセンサ、或いはＣＣＤカメラ、更に、その他種々の検知器を用いることができる。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、１個のキャリアに軸支された２個の車輪を独立して駆動制御する。これによって、これら２個の車輪は異なる速度で回転可能とされ、特に、障害物乗り越え時、車輪の滑りが防止される。
【００３２】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、この実施の形態の原理を説明するための図であって、図１５（Ａ）は１個のキャリアに軸支された２個の車輪を一緒に駆動制御する場合、車輪が障害物上方に差し掛かったときの動作説明図であり、図１５（Ｂ）は、同じく、車輪が障害物基部に差し掛かったときの動作説明図である。
【００３３】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）を参照すると、１個のキャリア３に２個の車輪、すなわち前車輪１−１及び後車輪１−２が軸支されている。ここで、前車輪１−１及び後車輪１−２を一緒に駆動制御する場合、障害物のない平坦壁面上を走行するときには、前車輪１−１及び後車輪１−２は、同一速度で回転し、換言すれば、両者の一定時間当たり移動距離は同じである。しかし、障害物Ｈを乗り越えるときにおいて、前車輪１−１が障害物Ｈの基部又は上部に差し掛かったときには、前車輪１−１と後車輪１−２は同一速度で回転駆動されているにもかかわらず、両者の一定時間当たり移動距離は互いに異なることとなる。すなわち、図１５（Ａ）においては、一定時間当たり、前車輪１−１がほとんど移動しないのに対して、後車輪１−２は距離ｗ１分移動する。図１５（Ｂ）においては、一定時間当たり、後車輪１−２がほとんど移動しないのに対して、前車輪１−１は距離ｗ２分移動する。このような、前車輪１−１と後車輪１−２の一定時間当たりの移動距離の相違によって、壁面ないし障害物上の面との間に滑りが生じる。そこで、前述したように、１個のキャリアに軸支された２個の車輪を独立して駆動制御すること、すなわち、２個の車輪に互いに独立した駆動系を接続することにより、前記滑りを高度に防止することができる。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態においては、１個のキャリアに２個の車輪を軸支し、さらに、このキャリアの軸を該２個の車輪軸を結ぶ直線上の中間位置に設ける。
【００３５】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、この実施の形態の原理を説明するための図であって、図１６（Ａ）は２個の車輪軸を結ぶ直線上の中間位置にキャリア軸が位置する場合の説明図、図１６（Ｂ）は２個の車輪軸を結ぶ直線より上方にキャリア軸が位置する場合の説明図である。
【００３６】
図１６（Ａ）を参照すると、１個のキャリア３に２個の車輪、すなわち前車輪１−１及び後車輪１−２が軸支されている。さらに、２個の車輪軸１−１ｄ，１−２ｄを結ぶ直線上の中間位置に、キャリア軸３ｄが配置されている。この構成によれば、障害物Ｈを乗り越えるとき、キャリア軸３ｄが後退することなく、台車が進行方向に向かって距離ｗ３分前進することとなる。この結果、後車輪１−２の滑り及び逆転が防止される。
【００３７】
なお、好ましくは、キャリア軸を２個の車輪軸のうちの一方の車輪軸近傍に配置することにより、他方の車輪は、台車の荷重によってそれが壁面から剥離させられる力が軽減されるため、壁面に好ましく吸着する。特に、台車の最前部（壁面昇降時の最上部）の車輪の吸着性能が向上され、台車の移動は一層安定する。
【００３８】
一方、図１６（Ｂ）を参照すると、１個のキャリア３に２個の車輪、すなわち前車輪１−１及び後車輪１−２が軸支されている。さらに、２個の車輪軸１−１ｄ，１−２ｄを結ぶ直線上の上方に、キャリア軸３ｄが配置されている。この構成によれば、前車輪１−１が障害物Ｈの基部及び上方角部に差し掛かったとき、後車輪１−２に滑りが生じるか、ないし台車が距離ｗ４分後退することとなる。
【００３９】
例えば、上述の特開平１０−７１９７６号公報の図１に開示された壁面移動台車においては、１個のキャリアに対して３個の遊星磁輪が軸支され、これら３個の遊星磁輪が三角形の各頂点に配置されている。この構成は、前記図１６（Ｂ）に示した構成に該当するものである。
【００４０】
本発明による壁面移動台車は、障害物、例えば、ジャッキアップリング、補強リブ、溶接の余盛りが被検査面上に存在する煙突筒身の検査、特に、鋼板厚さの測定に好適に適用され、或いは、その一部に鉛直面又傾斜面を含む、配管、貯蔵タンク、船舶等の内外壁面の検査に好適に適用される。
【００４１】
【実施例】
以上説明した本発明の好ましい実施の形態をさらに明確化するために、以下図面を参照して、本発明の一実施例を説明する。
【００４２】
＜第１の実施例＞
本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車について説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｆ）は、本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車が、障害物を乗り越える際の駆動制御方法及び動作を説明するための工程図である。
【００４３】
まず、本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車の構造を説明する。図１（Ａ）を参照すると、この壁面移動台車は、左右一対の前キャリア３−１，３−１及び左右一対の後キャリア３−２，３−２を有している（向こう側の前後キャリア３−１，３−２は不図示）。左右一対の前キャリア３−１，３−１は互いに連動して駆動される。同様に、左右一対の後キャリア３−２，３−２も互いに連動して駆動される。左右一対の前キャリア３−１，３−１及び左右一対の後キャリア３−２，３−２は、車体の側面に沿って回動可能となるよう、車体に対して軸支されている。
【００４４】
左右一対の前キャリア３−１，３−１の下部には、前部前車輪１−１及び前部後車輪１−２が軸支されている（向こう側の前部前車輪及び前部後車輪１−１，１−２は不図示）。同様に、左右一対の後キャリア３−２，３−２の下部には、後部前車輪１−３及び後部後車輪１−４が軸支されている（向こう側の前部前車輪及び前部後車輪１−３，１−４は不図示）。各車輪１−１，１−２，１−３，１−４は磁輪、或いは気圧差によって壁面に吸着する車輪として構成される。
【００４５】
次に、本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車が障害物を乗り越える際の制御方法及び動作を説明する。
【００４６】
まず、図１（Ａ）を参照して、各車輪１−１，１−１，…１−４，１−４が反時計方向にそれぞれ自転していることにより、この壁面移動台車は、図中左方向に向かって走行ないし昇降を続けている。
【００４７】
図１（Ｂ）を参照して、この壁面移動台車が障害物Ｈに差し掛かると、制御によって、左右一対の前キャリヤ３−１，３−１は、進行方向後方に向かって回動する（以下、この方向の回転を「後転」という）。これによって、左右の前部前車輪１−１，１−１が持ち上げられ、障害物Ｈ上に乗り上がる。
【００４８】
図１（Ｃ）を参照して、次に、左右一対の前キャリヤ３−１，３−１は、制御によって、左右の前部後車輪１−２，１−２が障害物Ｈと接触するまで、進行方向前方に向かって回動する（以下、この方向の回転を「前転」という）。
【００４９】
図１（Ｄ）を参照して、さらに、左右一対の前キャリヤ３−１，３−１は、制御によって、前転し、左右の前部前車輪１−１，１−１と前部後車輪１−２，１−２の中間に、障害物Ｈが位置するようになる。
【００５０】
図１（Ｅ）を参照して、さらに、左右一対の前キャリヤ３−１，３−１は、制御によって、左右の前部前車輪１−１，１−１が接地するまで、前転する。接地後、左右一対の前キャリヤ３−１，３−１は、制御によって、後転する。
【００５１】
図１（Ｆ）を参照して、やがて、左右の前部後車輪１−２，１−２も接地する。かくして、左右一対の前部前車輪１−１，１−１及び前部後車輪１−２，１−２の障害物乗り越え動作が終了する。以下、同様に、左右一対の後キャリヤ３−２、左右一対の後部前車輪１−３，１−３及び後部後車輪１−４，１−４を制御することにより、これら後側のキャリヤ３−２らも障害物Ｈを乗り越えることができる。かくして、この壁面移動台車は、障害物Ｈを乗り越える。
【００５２】
以上説明した本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車によれば、障害物を乗り越える際、キャリアを、所定方向へ回動するよう駆動制御することにより、車輪径を超える高さの障害物を容易に乗り越えることができるようになる。
【００５３】
＜第２の実施例＞
次に、本発明の第２の実施例として、煙突筒身検査システムを説明する。この煙突筒身検査システムは、煙突筒身の外周面上を鉛直方向に走行ないし昇降する壁面移動台車と、地上に設置されこの壁面移動台車と制御ケーブルを介して接続された制御システムとを含んで構成されている。まず、この煙突筒身検査システムの概略構成を説明する。図２は、この煙突筒身検査システムの構成を説明するための図である。
【００５４】
図２を参照すると、壁面移動台車には、駆動系の機構として、キャリア駆動機構５０、車輪駆動機構５１、車輪観察カメラ駆動機構５２、探触子走査機構５３、及び剥離防止機構（補助輪機構）５４が搭載されている。さらに、この壁面移動台車には、検出系の機構として、ウォームホイールの原点検出センサ６０、キャリア駆動シャフトの回転検出センサ６１、ベベルギヤ駆動シャフト７（図１３参照）の回動角度検出センサ６２、車体の傾斜角度を検出する傾角センサ６３、超音波探触子６４、車輪観察カメラ６５、探触子観察カメラ６６及び距離センサ６７が搭載されている。加えて、この壁面移動台車には、マイクロコンピュータ７０が搭載されている。
【００５５】
一方、地上に設置された制御システムは、オペレータによって操作されると共に、超音波探触子６７が出力する探傷信号等が入力される制御盤（外部コントローラ）８１と、車輪観察カメラ６５及び探触子観察カメラ６６によって撮影された画像を表示するオペレータ監視用のモニタ８２と、制御盤８１によって制御され、超音波探触子６７と被検査面の間に媒質供給ホース８４を通じて媒質を供給するためのポンプ８３とを含んで構成されている。
【００５６】
そして、壁面移動台車に搭載された車載のマイクロコンピュータ７０と、車外の制御盤８１の間は、制御ケーブル８０を介して接続されている。マイクロコンピュータ７０には、上記検出系の機構から出力される検出信号が入力される。マイクロコンピュータ７０は、この検出信号を制御盤８１に出力する。モニタ８２を監視しているオペレータは、上記検出信号ないしモニタ８２に表示された画像を監視しながら、制御盤８１を操作することにより、車載のマイクロコンピュータ７０に制御信号を送信し、マイクロコンピュータ７０は、この制御信号に基づき、上記各種駆動機構を駆動制御する。なお、マイクロコンピュータ７０自体が、上記各種駆動機構を駆動制御することも可能である。
【００５７】
また、煙突の頂上には、ウインチ９０が設置され、このウインチ９０に接続された集合ケーブル９１に、壁面移動台車が接続される。この集合ケーブル９１には、前記制御ケーブル８０及び媒質供給ホース８４が内蔵されている。
【００５８】
次に、各機構の詳細を説明する。
【００５９】
図３は、本発明の第２の実施例に係る煙突検査システムに含まれる検査用の壁面移動台車の構造を説明するための正面図である。図４は、図３に示した壁面移動台車の平面図（上面図）である。
【００６０】
［キャリア駆動機構５０（図２参照）］
図３及び図４を参照すると、この壁面移動台車においては、車体下部の前後左右、計４箇所に、キャリア３がそれぞれ軸支されている。車体左右方向に沿って対向するキャリア３，３同士は、互いに連動して駆動される。ここで、車体の前後左右にそれぞれ設けられた４つのキャリア駆動機構同士は、基本的に共通の構造を有するから、以下、主として、１つのキャリア駆動機構について説明する。
【００６１】
特に、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照すると、車体には、車輪駆動用シャフト２が回転自在に軸支されている。車輪駆動用シャフト２上、その両端には、略半円形のキャリア３が回動可能に軸支されている。キャリア３は一対のキャリアプレート３ａ，３ｂから構成されている。一対のキャリアプレート３ａ，３ｂの間には、一対のキャリアプレート３ａ，３ｂと同心に、ウォームホイール４が配されている。
【００６２】
ウォームホイール４には、一対のキャリアプレート３ａ，３ｂの回動方向に沿って、該方向に延在する複数の長穴４ａが貫通形成されている。一方、一対のキャリアプレート３ａ，３ｂにおいて、長穴４ａに対向する位置には、ピン孔がそれぞれ形成されている。長穴４ａ及び上記ピン孔には、中空ピン８ｃが挿通されている。中空ピン８ｃは、一対のキャリアプレート３ａ，３ｂと係合している。一方、ウォームホイール４の回動方向に沿って、中空ピン８ｃとウォームホイール４の間には、所定のクリアランスが形成されている（中空ピン８ｃの両側にクリアランスがある）。
【００６３】
ところで、この壁面移動台車が、煙突筒身の検査をする場合、該煙突筒身上の障害物（例えば、ジャッキアップリング、補強リブ等）の設計上の高さを、予め、検査システムに入力しておき、この検査システムに乗り越えるべき高さに対応するキャリアの回動角度を計算させ、実際の障害物乗り越え時、計算された回動角度分、キャリアを回動させることが好ましい。
【００６４】
しかし、実際の障害物高さは、溶接による鋼板の変形等によって、製作図面とは異なっていることが多い。そこで、図７（Ｂ）を参照して、本実施例に係る壁面移動台車においては、上述したように、障害物乗り越え時における車輪（マグネット車輪）の剥離を防止するため、キャリアプレート３ａ，３ｂとウォームホイール４を連結するためのウォームホイール上のボルト穴を、ボルト径（中空ピン８ｃ外径）より大きな長穴４ａとし、所定のクリアランスを設けている。このクリアランスにより、ウォームホイールの回転とキャリアプレートを介して車輪の動きに若干の余裕が生じる。さらに、本実施例に係る壁面移動台車においては、後述するように、片寄った余裕が生じないよう、キャリアプレート３ａ，３ｂとウォームホイール４上部をばね９，９により連結し、相対回動可能可能としている。
【００６５】
中空ピン８ｃが長穴４ａ及び上記ピン孔に挿通された状態で、中空ピン８ｃの内部両端にボルト８ａ，８ｂがそれぞれ螺合され、これによって、一対のキャリアプレート３ａ，３ｂが一体の回転体となる。
【００６６】
さらに、キャリア３の側面及びウォームホイール４の側面において、ウォームホイール４の上部中央と、キャリアプレート３ａの上部両側との間は、おおよそウォームホイール４の回動方向に沿ってそれぞれ延在するばね９，９によって連結されている。これによって、キャリア３（一対のキャリアプレート３ａ，３ｂ）は、ウォームホイール４に対して相対回動可能とされている。この相対回動角度の上限は、中空ピン８ｃとウォームホイール４の上記クリアランスの大きさによって定められる。
【００６７】
特に、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照すると、ウォームホイール４の上方には、車体の前後方向に沿って延在するキャリア駆動用シャフト５が配置されている。キャリア駆動用シャフト５上には、キャリア駆動用シャフト５と一体回転するよう設けられ、ウォームホイール４と噛合するウォーム６が固定ないし一体に形成されている。
【００６８】
特に、図３及び図９を参照すると、キャリア駆動用シャフト５の一端上には、被動ベベルギヤ５ａが固定ないし一体に形成されている。一方、車体には、車体左右方向に沿って延在するベベルギヤ駆動シャフト７が軸支されている。ベベルギヤ駆動シャフト７の両端にはそれぞれ、駆動ベベルギヤ７ａが固定ないし一体に形成されている。これら駆動ベベルギヤ７ａ，７ａは、車体左右の被動ベベルギア５ａ，５ａとそれぞれ噛合している。
【００６９】
特に、図９及び図１１を参照して、ベベルギヤ駆動シャフト７の一側には、スパーギヤ１０が固定されている。スパーギヤ１０の外周面上には、径大な環状歯車列１０ａと径小な環状歯車列１０ｂが形成されている。一方、車体後端には、上部キャリア駆動用モータ１３ａ及び下部キャリア駆動用モータ１３ｂが、上下方向に沿って互いに並列配置された状態で搭載されている。上部キャリア駆動用モータ１３ａの駆動軸１１上には、上部モータ駆動ギヤ１１ａが一体回転するよう固定され、この上部モータ駆動ギヤ１１ａは径大な環状歯車列１０ａと噛合している。キャリア駆動用下部モータ１３の駆動軸１２上には、下部モータ駆動ギヤ１２ａが一体回転するよう固定され、下部モータ駆動ギヤ１２ａは径小な環状歯車列１０ｂと噛合している。
【００７０】
このようなキャリア駆動機構によって、車体左右のキャリア３，３は、連動して駆動され、同様の動作をする。
【００７１】
［車輪駆動機構、特に、遊星歯車機構］
図３及び図４を参照すると、この壁面移動台車においては、車体下部の前後左右、計４箇所に、一対の車輪１，１（遊星磁輪）が設けられている。同じキャリア３に軸支された一対の車輪１，１同士は、互いに連動して駆動される。ここで、車体の前後左右にそれぞれ設けられた４つの車輪駆動機構同士は、基本的に共通の構造を有するから、以下、主として、１つの車輪駆動機構について説明する。
【００７２】
キャリヤ３の下部には、２個の車輪１，１がそれぞれ軸支されている。車輪１，１の軸上には、各軸と一体回転するよう遊星ギヤ２ｐ，２ｐがそれぞれ固定されている。また、車輪駆動用シャフト２上には、この車輪駆動用シャフト２と一体回転するよう太陽ギヤ２ｓが固定されている。キャリア３の下部には、さらに、一対のアイドルギヤ２ｉ，２ｉが軸支されている。一対のアイドルギヤ２ｉ，２ｉはそれぞれ、太陽ギヤ２ｓと噛合すると共に、２個の車輪１，１のいずれか一方と噛合している。このような遊星歯車機構を介して、車輪駆動用シャフト２に入力された回転駆動力が、車輪１，１にそれぞれ伝達される。
【００７３】
続いて、車輪駆動源（モータ１８）から車輪駆動用シャフト２へ、回転駆動力を伝達するための構成について説明する。
【００７４】
特に、図８及び図１３を参照すると、車輪駆動用シャフト２上には、車輪駆動用ウォームホイール１５が一体回転するよう固定されている。車輪駆動用ウォームホイール１５には、車輪駆動用ウォームシャフト１６上に固定された車輪駆動用ウォーム１６ａが噛合している。また、車輪駆動用ウォームシャフト１６上には、車輪駆動用下部スパーギヤ（不図示）が一体回転するよう固定されている。車輪駆動用下部スパーギヤは、車輪駆動用上部スパーギヤ１７と噛合している。車輪駆動用上部スパーギヤ１７は、後述の車輪駆動用モータ１８の駆動軸上に一体回転するよう固定されている。なお、車体後部の下部には、車体左右方向に沿って並置された状態で、後部左右の車輪駆動用モータ１８，１８が搭載されている。後部左側の車輪駆動用モータ２０は上述したように、車体後部左側の車輪１，１を回転駆動し、後部右側の車輪駆動用モータ１８は、車体後部右側の車輪１，１を、上記後部左側の車輪１，１とは独立して、回転駆動することができる。
【００７５】
以上の構成によって、左右の車輪駆動用モータ２０，２１が出力する回転駆動力が、左右の車輪（１，１）、（１，１）にそれぞれ伝達される。
【００７６】
次に、壁面移動台車に搭載されたマイクロコンピュータ７０（図２参照）、各種センサ及びその駆動機構等について説明する。
【００７７】
［ウォームホイールの原点検出センサ６０］
図３を参照すると、壁面移動台車の車体上、ウォームホイール４と対向する位置（車体側部）には、ウォームホイール４の原点を検出するための原点検出センサ６０（図１２参照）が取付けられている。原点検出センサ６０はホール素子を備え、このホール素子はウォームホイール４の各歯の回動を検出して、マイクロコンピュータ７０（図２参照）に出力する。
【００７８】
［キャリア駆動用シャフトの回転検出センサ６１］
図１２及び図１３を参照すると、壁面移動台車の車体側部には、キャリア駆動用シャフト５の回転を検出する回転角度検出センサ６１が設けられている。この回転角度検出センサ６１は、図１４を参照すると、キャリア駆動用シャフト５の他端に取付けられた回転プレート３０と、車体側に取付けられ、回転プレート３０の回転を光学的に検出するフォトセンサ３１を含んで構成されている。
【００７９】
［ベベルギヤ駆動シャフトの回転角度検出センサ６２］
図５及び図１３を参照すると、壁面移動台車の車体後端には、ベベルギヤ駆動シャフト７の回転を検出する回転角度検出センサ６２が設けられている。この回動角度検出センサ６２、図１４を参照すると、ベベルギヤ駆動シャフト７に取付けられた回転プレート３０と、車体側に取付けられ、回転プレート３０の回転を光学的に検出するフォトセンサ３１を含んで構成されている。なお、車体前端にも、同様に、前部のベベルギヤ駆動シャフトの回転を検出するための回転角度検出センサが設けられている。
【００８０】
［車体の傾きを検出する傾角センサ６３］
車体内部には、壁面移動台車の車体の傾きを検出する傾角センサ６３（図２参照）が搭載されている。
【００８１】
［壁面移動台車の走行距離を測定する距離センサ６４］
図２及び図３を参照して、壁面移動台車の車体底部には、ロータリエンコーダからなる距離センサ６４が取付けられている。距離センサ６４は、壁面移動台車の走行距離を検出する。
【００８２】
［車輪観察カメラ（ＣＣＤカメラ）６５及び車輪観察カメラ駆動機構５２］
図３及び図５を参照すると、壁面移動台車の車体側方には、左右の車輪観察カメラ６５，６５が張り出している。左右の車輪観察カメラ６５，６５は、車体前後方向に沿ってスライド可能な車輪観察カメラ駆動機構５２上に搭載されている。車輪観察カメラ６５，６５は、前後左右の各車輪の状態、特に、接地状態を撮影して、その画像信号を出力する。この画像信号は、制御盤８１或いはマイクロコンピュータ７０に入力される。
【００８３】
［剥離防止機構（補助輪機構）５４］
図３を参照して、壁面移動台車の車体後端には、車輪１が検査面から剥離することを防止するため、剥離防止機構５４が設けられている。剥離防止機構５４は、補助輪と、補助輪を弾性的に懸架する補助輪軸と、補助輪軸を昇降するための補助輪軸駆動源とを備えている。
【００８４】
［超音波探触子６７及び探触子走査機構５３、さらに探触子観察カメラ６６］
図３、図４及び図６を参照して、壁面移動台車の車体後部から張り出したフレーム上には、探触子走査機構５３が搭載されている。探触子走査機構５３には、超音波探触子６７が検査面に接地するよう連結される。さらに、上記フレーム上には、超音波探触子６７の状態、特に、接地状態を観察するための探触子観察カメラ６６が搭載されている。
【００８５】
［制御ケーブル及び制御ケーブルコネクタ］
図５を参照して、壁面移動台車の車体前部には、各種の制御線を内包する制御ケーブルが接続される制御ケーブルコネクタ３２が取付けられている。制御ケーブルコネクタ３２には、制御ケーブル８０（図２参照）が接続されている。図２を参照して、この制御ケーブル８０に内蔵された信号線を介して、壁面移動台車に搭載されたマイクロコンピュータ７０、並びに車輪観察カメラ６５、探触子観察カメラ６６及び超音波探触子６７と、壁面移動台車から離間した車外に設置された制御盤８１との間で、検出信号、制御信号、及び画像信号の送受信が行われる。
【００８６】
［ウインチ９０及び集合ケーブル９１］
図２を参照して、壁面移動台車の車体には、ウインチ９０（不図示）に接続された集合ケーブル９１が係合されている。これによって、特に、鉛直面を検査する場合、壁面移動台車の落下が防止される。
【００８７】
［媒質供給ホース］
図２を参照して、壁面移動台車の車体には、超音波探触子６７と被検査面の間に、媒質を供給するための媒質供給ホース８４（集合ケーブル９１に内蔵されている）が掛けられ、媒質供給ホース８４の基端は、外部のポンプ８３に接続される。
【００８８】
＜測定例＞
以上説明した本発明の第２の実施例に係る壁面移動台車を用いて、障害物の乗り越え試験を行ったところ（車輪径８０ｍｍ）、上述した特開平１０−７１９７６号公報に開示された比較例に係る壁面移動台車が乗り越え困難であった、高さ８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍの障害物（煙突筒身上の補強リブに擬したもの）を安定した状態で乗り越えることができた。また、溶接余盛り上の走行試験を行ったところ、本発明の第２の実施例に係る壁面移動台車によれば、上記比較例に係る壁面移動台車に比べて、車輪が走行面から剥離することなく、安定した姿勢で走行が持続された。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、煙突筒身の外周面のような鉛直面上において、高い障害物を安定した状態で乗り越えることができる壁面移動台車及びそれを用いた検査システム、特に、煙突筒身等の検査システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の第１の実施例に係る壁面移動台車が、障害物を乗り越える際の駆動制御方法及び動作を説明するための工程図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る煙突筒身検査システムの構成を説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る煙突検査システムに含まれる検査用の壁面移動台車の構造を説明するための正面図である。
【図４】図３に示した壁面移動台車の平面図である。
【図５】図３に示した壁面移動台車の前面図（左側面図）である。
【図６】図３に示した壁面移動台車の後面図（右側面図）である。
【図７】（Ａ）は図３に示した壁面移動台車が備えるキャリア駆動機構の正面図であり、（Ｂ）は同後面図（側面図）である。
【図８】（Ａ）は図３に示した壁面移動台車が備える車輪駆動機構を説明するための正面図であり、（Ｂ）は同後面図（側面図）である。
【図９】図３に示した壁面移動台車が備えるキャリア駆動機構及びキャリア駆動源を示す部分平面図である。
【図１０】図９の正面図である。
【図１１】図９に示したキャリア駆動機構の部分正面図である。
【図１２】図３に示した壁面移動台車が備えるキャリア駆動機構を示す別の部分正面図である。
【図１３】図１２の平面図である。
【図１４】図３に示した壁面移動台車に搭載されたフォトセンサの構造を説明するための図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の好ましい一実施の形態の原理を説明するための図であって、（Ａ）は１個のキャリアに軸支された２個の車輪を一緒に駆動制御する場合、車輪が障害物上方に差し掛かったときの動作説明図であり、（Ｂ）は、同じく、車輪が障害物基部に差し掛かったときの動作説明図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の別の好ましい一実施の形態の原理を説明するための図であって、（Ａ）は２個の車輪軸を結ぶ直線上の中間位置にキャリア軸が位置する場合の説明図、（Ｂ）は２個の車輪軸を結ぶ直線より上方にキャリア軸が位置する場合の説明図である。
【符号の説明】
１ 車輪（遊星磁輪）
１−１ 前部前車輪
１−１ｄ 車輪軸（前車輪軸）
１−２ 前部後車輪
１−２ｄ 車輪軸（後車輪軸）
１−３ 後部前車輪
１−４ 後部後車輪
２ 車輪駆動用シャフト
２ｓ 太陽ギヤ
２ｉ アイドルギヤ
２ｐ 遊星ギヤ
３ キャリア
３ａ，３ｂ 一対のキャリヤプレート
３ｃ ピン孔
３ｄ キャリア軸
４ ウォームホイール
４ａ 長穴
５ キャリヤ駆動用シャフト
５ａ 被動ベベルギヤ
６ ウォーム
７ ベベルギヤ駆動シャフト
７ａ 駆動ベベルギヤ
８ａ，８ｂ ボルト（一対のキャリヤプレート連結用）
８ｃ 中空ピン
９ ばね（キャリアとウォームホイールの連結用）
１０ スパーギヤ
１０ａ 径大な環状歯車列
１０ｂ 径小な環状歯車列
１１ キャリア駆動用上部モータの駆動軸
１１ａ 上部モータ駆動ギヤ
１２ キャリア駆動用下部モータの駆動軸
１２ａ 下部モータ駆動ギヤ
１３，１３ キャリア駆動用上部及び下部モータ
１５ 車輪駆動用ウォームホイール
１６ 車輪駆動用ウォームシャフト
１６ａ 車輪駆動用ウォーム
１７ 車輪駆動用上部スパーギヤ
１８ 車輪駆動用モータ
３０ 回転プレート
３１ フォトセンサ
３２ ケーブルコネクタ
５０ キャリア駆動機構
５１ 車輪駆動機構
５２ 車輪観察カメラ駆動機構
５３ 探触子走査機構
５４ 剥離防止機構（補助輪機構）
６０ ウォームホイールの原点検出センサ
６１ キャリア駆動用シャフトの回転角度検出センサ
６２ ベベルギヤ駆動シャフトの回転角度検出センサ
６３ 車体の傾斜角を検出する傾角センサ
６４ 走行距離を検出する距離センサ（ロータリエンコーダ）
６５ 車輪観察カメラ（ＣＣＤカメラ）
６６ 探触子観察カメラ
６７ 超音波探触子
７０ 壁面移動台車に搭載されたマイクロコンピュータ
８０ 制御ケーブル
８１ 制御盤（外部コントローラ）
８２ モニタ（オペレータ用監視モニタ）
８３ ポンプ（媒質供給用ポンプ）
８４ 媒質供給ホース
９０ ウインチ
９１ 集合ケーブル
Ｈ 障害物
ｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４ 距離（前車輪と後車輪の移動距離の差）

Claims (4)

1. 壁面上を走行ないし昇降する壁面移動台車であって、
   車体と、
   前記車体に対して軸支され回動駆動されるキャリアと、
   一個の前記キャリアに対して１個又は２個軸支され回転駆動されると共に壁面に吸着する車輪と、
   前記キャリアを前記車輪とは独立して回動駆動するためのキャリア駆動機構と、
   前記車輪を回転駆動するための車輪駆動機構と、
   前記キャリア駆動機構を介して前記キャリアに伝達される回動駆動力を出力するキャリア駆動源と、
   前記車輪駆動機構を介して前記複数の車輪に伝達される回転駆動力を出力する車輪駆動源と、
   を有し、
   前記キャリア駆動機構が、前記キャリアに連結されると共に回動駆動されることによって該キャリアを回動させるウォームホイールと、前記ウォームホイールに噛合されると共に前記キャリア駆動源からの回動駆動力が伝達されるウォームと、を備えたウォームギヤ機構を含んで構成されたことを特徴とする壁面移動台車。
2. 壁面上を走行ないし昇降する壁面移動台車であって、
   車体と、
   前記車体に対して軸支され回動駆動されるキャリアと、
   一個の前記キャリアに対して１個又は２個軸支され回転駆動されると共に壁面に吸着する車輪と、
   前記キャリアを前記車輪とは独立して回動駆動するためのキャリア駆動機構と、
   前記車輪を回転駆動するための車輪駆動機構と、
   前記キャリア駆動機構を介して前記キャリアに伝達される回動駆動力を出力するキャリア駆動源と、
   前記車輪駆動機構を介して前記複数の車輪に伝達される回転駆動力を出力する車輪駆動源と、
   を有し、
   前記複数の車輪の接地状態又は障害物との接触状態等の走行状況を検出する監視手段と、
   前記監視手段によって検出された走行状況に応じて、前記キャリア駆動源を制御し、これによって、前記キャリアを回動駆動させる制御手段と、
   が搭載されたことを特徴とする壁面移動台車。
3. 壁面上を走行ないし昇降する壁面移動台車であって、
   車体と、
   前記車体に対して軸支され回動駆動されるキャリアと、
   一個の前記キャリアに対して１個又は２個軸支され回転駆動されると共に壁面に吸着する車輪と、
   前記キャリアを前記車輪とは独立して回動駆動するためのキャリア駆動機構と、
   前記車輪を回転駆動するための車輪駆動機構と、
   前記キャリア駆動機構を介して前記キャリアに伝達される回動駆動力を出力するキャリア駆動源と、
   前記車輪駆動機構を介して前記複数の車輪に伝達される回転駆動力を出力する車輪駆動源と、
   を有し、
   前記２個の車輪が軸支された前記キャリアの軸は、該２個の車輪の車輪軸を結ぶ直線上の中間位置に設けられることを特徴とする壁面移動台車。
4. 請求項１〜３のいずれか一記載の前記壁面移動台車を用いること、
   前記壁面移動台車の前記車体に検査用センサが搭載されたこと、
   前記壁面移動台車の前記車輪が壁面に吸着しながら、該台車が走行ないし昇降すること、
   前記検査用センサにより、前記壁面、前記壁面下又は前記壁面近傍の環境を検査すること、
   前記車輪の接地状態又は障害物との接触状態等の走行状況を検出するＣＣＤカメラと、
   前記ＣＣＤカメラによって検出された走行状況に応じて、前記キャリア駆動源を制御し、これによって、前記キャリアを回動駆動させる制御手段と、
   を有し、
   前記壁面移動台車から離間した車外に、該壁面移動台車に搭載された前記ＣＣＤカメラから送信された画像を表示するモニタと、前記検査用センサから送信された検査信号を受信すると共に、前記モニタを監視するオペレータによって操作され、少なくとも前記キャリア駆動源を前記制御手段を介して制御するための制御盤と、が設置されたこと、
   を特徴とする検査システム。

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