JP6339460B2

JP6339460B2 - ケーブル検査装置

Info

Publication number: JP6339460B2
Application number: JP2014185059A
Authority: JP
Inventors: 邦男齊藤
Original assignee: サイトテック株式会社
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: JP2016056622A

Description

本発明は、斜張橋や吊り橋などの橋梁を支えるケーブルを検査するためのケーブル検査装置に関するものである。

斜張橋や吊り橋などの橋梁では、主塔を中心として張られた複数のケーブルによって橋桁を支える構造となっている。このような橋梁におけるケーブルについては定期的に検査する必要がある。従来のケーブルの検査方法としては、検査員が直接目視によって行うのが一般的であり、そのためには、検査車両に備わるゴンドラに乗り込んだ検査者が、ケーブルの近くに寄って目視や打診などの感覚を中心にして行われていた。

上記検査員の目視等を中心とした検査方法にあっては、高所にて行うため、常に危険が伴っていた。また、検査車両やゴンドラを使用する場合にあっては、検査車両やゴンドラを移動するための軌道を確保しなければならず、また、検査作業中は、一般車両の通行を制限しなければならないといった問題があった。

このような問題に対して、検査作業の効率化を目的とした装置や方法が提案されている。特許文献１，２では、ケーブルを取り囲むように形成されたフレームに複数の車輪を設け、この車輪を駆動させることによって、ケーブルに沿って移動しながら検査を行うケーブル検査装置が開示されている。また、特許文献３には、無人ヘリコプタに撮像装置を搭載し、地上からの指令によって、目的とする場所を撮像することのできる装置が開示されている。

特開２０１３−２４５４９６号公報特開２０１２−１６３４０２号公報実開平２−１３１７４１号公報

特許文献１，２に開示されているケーブル検査装置にあっては、走行駆動部を有しているので、ケーブルに装着するだけで人の手の届かない場所まで移動しながら検査を行うことができる。しかしながら、前記走行駆動部には、バッテリを搭載しているため、その重量によって、走行に支障を生ずる場合がある。特に、前記ケーブルの傾斜角が急峻になるほど駆動能力及び制動能力を高めなければならないので、ケーブルに沿って移動する際の負荷も大きくなる。また、前記ケーブルの高所を移動中にバッテリの充電切れや走行機構に支障が生じた場合は、回収することが困難となる場合がある。さらに、前記走行駆動部がケーブルに密接した状態で移動するので、検査する際にケーブルの表面を傷付ける等のおそれがあった。

一方、特許文献３に開示されているような無人ヘリコプタに搭載された撮像装置を用いた場合は、ケーブルに直接接しないのでケーブルに損傷を与えることがないが、ケーブルに近接した位置を確保しながら操縦することは難しい。このため、検査の見落としや検査結果にバラツキが生じる場合がある。

そこで、本発明の目的は、傾斜したケーブルを取り囲むようにして装着が可能で、昇降手段によって吊り下げた状態で前記ケーブル上を移動させながら検査することのできるケーブル検査装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明のケーブル検査装置は、斜めに張り渡されたケーブルに移動可能に装着された検査車と、この検査車を吊り下げた状態で検査車をケーブル上で移動させる昇降手段とを備えたケーブル検査装置であって、前記検査車が、前記ケーブルを取り囲むフレームと、このフレームに取り付けられ、ケーブルの周面に当接する転動手段と、ケーブルの表面を検査する検査手段とを備え、前記転動手段が少なくともケーブルの上面側に当接する上部転動体と、ケーブルの下面側に当接する下部転動体とを有し、前記上部転動体が当接する位置からケーブルと直交する方向に下した垂線上より前記下部転動体がケーブルの下端側に位置していることを特徴とする。

本発明のケーブル検査装置によれば、ケーブルの下面側に当接する下部車輪が、ケーブルの上面側に当接する上部車輪からケーブルと直交する方向に下した垂線上よりケーブルの下端側にシフトした位置に配置されていることによって、昇降手段による検査車の昇降動作を無理なく傾斜したケーブルの斜面に沿った動作に変換させることができる。これによって、検査車をケーブルに沿って円滑に移動させながらケーブルの表面を検査することができる。

本発明の実施形態のケーブル検査装置を示す斜視図である。ケーブルを取り囲む転動手段の断面図である。上記ケーブル検査装置によって検査が行われる斜張橋の側面図である。上記ケーブル検査装置の側面図である。上記ケーブル検査装置の緩やかな傾斜角のケーブルに沿った動きを示す側面図である。上記ケーブル検査装置の急峻な傾斜角のケーブルに沿った動きを示す側面図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係るケーブル検査装置の実施形態を詳細に説明する。図１に示す実施形態のケーブル検査装置１５は、図３に示すように、主塔１１と橋桁１２とを複数の傾斜したケーブル１３で支える構造の斜張橋や吊り橋等の橋梁１０において、各ケーブル１３の表面の劣化や傷等の異常を移動しながら検査するものである。このケーブル検査装置１５は、図１に示したように、前記ケーブル１３に取り付けられる移動可能な検査車１６と、この検査車１６を吊り下げた状態で昇降可能な昇降手段（無線ヘリコプタ）１７とを備える。

図１及び図２に示されるように、前記検査車１６は、ケーブル１３を取り囲むようにして装着されるフレーム２１と、このフレーム２１の周方向に沿って回転可能に取り付けられる転動手段１８と、前記ケーブル１３の表面状態を検査する検査手段１９とを備える。前記転動手段１８としては、例えばゴムの車輪などからなる転動体が用いられる。

前記フレーム２１は、転動体を回転支持する複数の回転軸２７と、各回転軸２７同士を連結すると共に、検査するケーブル１３の径及び傾斜角に応じて、前記転動体の当接位置が調整される角度調整手段（連結部材）２８とを備える。この連結部材２８は、チェーン状に連結され、前記無線ヘリコプタ１７からリンク機構２２を介して吊り下げられた状態でケーブル１３の周囲を囲う。また、前記連結部材２８の一部は、着脱可能となっており、装着されるケーブル１３の径に合わせるようにして固定される。なお、前記連結部材２８の長さを調整することによって、径の異なるケーブルに対しても容易に装着させることができる。

本実施形態では、前記転動体が複数の車輪１８ａ〜１８ｅによって構成され、ケーブル１３の周方向に沿って均等に配置されている。前記各車輪１８ａ〜１８ｅは回転軸２７に対して回転フリーとなるように取り付けられている。

図１及び図２に示したように、前記ケーブル１３の傾斜上面（上面）側には、リンク機構２２が連結される左右方向に上部転動体（上部車輪）１８ａ，１８ｂが当接し、ケーブル１３の傾斜下面（下面）側には、前記リンク機構２２と対向する下部転動体（下部車輪）１８ｃが当接している。また、前記上部車輪１８ａ，１８ｂと下部車輪１８ｃとの間には、反射ミラー２６を有する側部車輪１８ｄ，１８ｅが当接している。

図４に示したように、傾斜したケーブル１３に対して前記フレーム２１を装着した際には、上部車輪１８ａ，１８ｂが当接する位置からケーブル１３と直交する方向に下した垂線Ｐ１上より側部車輪１８ｄ，１８ｅ、下部車輪１８ｃの順にケーブル１３の下端側にシフトした位置に当接される。これによって、少なくとも前記下部車輪１８ｃが前記上部車輪１８ａ，１８ｂの鉛直線Ｐ２上に位置することになる。

このように各車輪１８ａ〜１８ｅを配置することによって、検査車１６をケーブル１３の上方に向けて移動させる際には、ケーブル１３の下面側に当接する車輪１８ｃが無線ヘリコプタ１７の上昇に伴う引き揚げ方向に作用することで、摩擦が少ない状態で円滑に上方移動させることができる。また、前記検査車１６をケーブル１３の下方に向けて移動させる際には、検査車１６の自重が働くので、ケーブル１３の上面側に当接している上部車輪１８ａ，１８ｂが主に作用し、無線ヘリコプタ１７の下降に伴う浮力をブレーキとして円滑に下方移動させることができる。なお、本実施形態では、検査車１６を５個の車輪によって移動させるようにしたが、ケーブル１３の径が小さい場合には、少なくとも３個の車輪によって構成することができる。

前記検査車１６は、前述したように、無線ヘリコプタ１７の上昇及び下降によって、傾斜したケーブル１３の表面を車輪が滑るように進退するため摩擦が少ないが、各車輪１８ａ〜１８ｅをクッション性のあるゴム部材によって形成することで、さらに摩擦や騒音を軽減させ、より円滑に移動させることができる。また、前記各車輪１８ａ〜１８ｅの回転軸２７をバネ部材などによって弾性的に支持することで、ケーブル１３の径の変化や表面に凹凸があった場合であっても、検査車１６を振動なく、円滑に移動させることができる。これによって、特に画像観察に基づくケーブル１３の検査を正確且つ迅速に行うことができる。

前記リンク機構２２は、前記無線ヘリコプタ１７に対して回動可能に連結されている。リンク機構２２は、無線ヘリコプタ１７から検査車１６のフレーム２１に向けて延びる主軸２３と、無線ヘリコプタ１７の飛行角度に応じて検査車１６との連結角度が調整可能な調整軸２４とを有している。これによって、前記無線ヘリコプタ１７の飛行姿勢の自由度を確保しつつ、この飛行姿勢の変化に追従するように、各車輪１８ａ〜１８ｅのケーブル１３の傾斜に沿った当接位置が自動的に調整される。また、前記リンク機構２２に対して無線ヘリコプタ１７が回転可能に支持されると共に、この無線ヘリコプタ１７の上昇、下降及び旋回等に応じて前記調整軸２４がスライドすることによって、検査車１６との連結角度が適宜調整される。

前記検査手段１９は、リンク機構２２の検査車１６との接続部分に設けられ、ケーブル１３の上面側を直接撮像可能な撮像手段（カメラ）２５と、このカメラ２５によって直接撮像できないケーブル１３の下面側を写し出す一対の反射ミラー２６とを備える。前記カメラ２５は、静止画及び動画が撮像可能なムービーカメラが使用される。また、前記一対の反射ミラー２６は、前記カメラ２５が配置されている位置を基準として、均等な間隔に設けられる。このように、１台のカメラ２５及び少なくとも１つの反射ミラー２６を配置することによって、ケーブル１３の上面側を直接検査することができると共に、反射ミラー２６によってケーブル１３の下面側の状態も同時に検査することができる。

前記カメラ２５の操作は、無線ヘリコプタ１７に備わる制御部（図示せず）によって行われる。本実施形態では、１台のカメラ２５を搭載したが、前記一対の反射ミラー２６をカメラ２５に置き換えることによって、ケーブル１３の周面全体を直接撮像することもできる。また、本実施形態では、ケーブル１３の表面の劣化や傷等の状態を画像で確認するために静止画及び動画が撮像可能なカメラ２５を使用したが、より精密な検査を行う場合は、音波や赤外線等のセンサを搭載することができる。

次に、無線ヘリコプタ１７の構成について説明する。この無線ヘリコプタ１７は、図１及び図４に示したように、内部に受信部、制御部及びバッテリ等（図示せず）を搭載した円形状の機体本体部３１と、この機体本体部３１から４方向に延びるアーム部３２とによって形成されている。前記各アーム部３２には、先端部に配置されるモータ３３、このモータ３３に取り付けられる２枚羽根によるロータ３４が設けられている。

この無線ヘリコプタ１７は、送信部や操作部等を備えたコントローラ（図示せず）から発せられる電波を前記機体本体部３１に備わる受信部で受けることによって、各ロータ３４を回転させて飛行させることができる。前記コントローラは、専用品の他、汎用のパソコンや携帯端末等を利用することができ、前記検査手段１９に備わるカメラ２５を制御することができる。

また、この無線ヘリコプタ１７の飛行に関しては、前記コントローラによるマニュアル操縦の他に、前記機体本体部３１に備わる制御部にＧＰＳを搭載することで、全体の傾きを補正しながら安定して飛行させることができる。さらに、飛行する現場の地形等に合わせて自動操縦させることもできる。このため、図３に示したような橋梁１０において、検査対象となる各ケーブル１３の傾斜角度や長さ等を予め登録しておくことで、検査するケーブル１３の軌道に沿って自動的に飛行させることができる。

図５及び図６は、傾斜角の異なるケーブル１３ａ，１３ｂに対する無線ヘリコプタ１７の操作例を示したものである。図５は、比較的緩やかな傾斜角のケーブル１３ａに対応したものである。この状態では、無線ヘリコプタ１７のロータ３４等がケーブル１３ａに接触することがないので、水平状態を維持した状態での上昇及び下降によって検査車１６をケーブル１３ａに沿って移動させることができる。一方、図６のように、傾斜角が急峻なケーブル１３ｂの場合は、無線ヘリコプタ１７のロータ３４等がケーブル１３ｂに接触するおそれがある。このため、例えば、一方のロータの浮力を高め、他方のロータの浮力を弱めることで、無線ヘリコプタ１７の浮力をケーブル１３ｂから傾斜した方向に変更することができる。その際、検査車１６を吊り下げるリンク機構２２に備わる調整軸２４が伸縮するため、検査車１６に連結した状態で、無線ヘリコプタ１７の姿勢を適宜変更することができる。これによって、各ロータ３４の回転力を調整することによって、ケーブル１３から左右にずれた位置においても検査車１６をケーブル１３に沿って移動させることができる。このように、無線ヘリコプタ１７の上昇する方向や左右方向に障害物があった場合であっても、４個のロータ３４の回転力を適宜変更することで、障害物をさけながら検査車１６を円滑にケーブル１３に沿って移動させることが可能となる。

以上説明したように、本発明のケーブル検査装置にあっては、無線ヘリコプタの上昇及び下降に合わせてケーブルに当接する検査車の車輪の位置をシフトさせたことで、検査車をケーブルに沿って円滑に移動させることができる。このため、画像観察等によるケーブルの表面状態がぶれることなく正確に行うことができる。また、前記検査車の移動を自由飛行が可能な無線ヘリコプタによって行うため、軌道を確保することなく、障害物等を避けながらどのような場所であっても検査が可能であり、動作不良時や検査後における検査車の回収も容易となる。さらに、前記検査車自体が駆動部を要しないため、ケーブルに大きな負荷をかけることなく検査を行うことができる。

１０橋梁
１１主塔
１２橋桁
１３ケーブル
１５ケーブル検査装置
１６検査車
１７無線ヘリコプタ（昇降手段）
１８ａ〜１８ｅ車輪（転動手段）
１９検査手段
２１フレーム
２２リンク機構
２３主軸
２４調整軸
２５カメラ
２６反射ミラー
２７回転軸
２８連結部材
３１機体本体部
３２アーム部
３３モータ
３４ロータ

Claims

斜めに張り渡されたケーブルに移動可能に装着された検査車と、この検査車を吊り下げた状態で検査車をケーブル上で移動させる昇降手段とを備えたケーブル検査装置であって、
前記検査車が、前記ケーブルを取り囲むフレームと、このフレームに取り付けられ、ケーブルの周面に当接する転動手段と、ケーブルの表面を検査する検査手段とを備え、
前記転動手段が少なくともケーブルの上面側に当接する上部転動体と、ケーブルの下面側に当接する下部転動体とを有し、前記上部転動体が当接する位置からケーブルと直交する方向に下した垂線上より前記下部転動体がケーブルの下端側に位置していることを特徴とするケーブル検査装置。
前記下部転動体は、前記ケーブルの上面側に当接する上部転動体の鉛直線上に位置している請求項１に記載のケーブル検査装置。
前記フレームは、前記ケーブルの径及び傾斜角に応じて、該ケーブルに対する前記上部転動体及び下部転動体の当接位置が調整される角度調整手段を備える請求項１に記載のケーブル検査装置。
前記検査車と昇降手段との間にリンク機構を設け、このリンク機構によって、前記昇降手段の動きの変化に追従するように、前記転動手段のケーブルに対する当接位置が調整される請求項１に記載のケーブル検査装置。
前記リンク機構が前記昇降手段と回動可能に連結され、斜めに張り渡されたケーブルの傾斜角度に応じて前記昇降手段と検査車との連結角度を調整する調整軸を備える請求項４に記載のケーブル検査装置。
前記昇降手段は、無線操縦によるヘリコプタを備え、ヘリコプタをケーブルに沿って飛行させることで、ヘリコプタに吊り下げられた検査車がケーブル上を移動する請求項１に記載のケーブル検査装置。
前記検査手段は、前記ケーブルの表面の異常を検出する撮像手段を備えている請求項１に記載のケーブル検査装置。
前記撮像手段は、前記ケーブルの全周面を撮像するために、少なくとも一台のカメラと、このカメラに向けて反射像を送る少なくとも一台の反射ミラーとを備えている請求項７に記載のケーブル検査装置。
前記転動手段が、少なくともケーブルの上面側に弾性的に当接する上部車輪と、ケーブルの下面側に弾性的に当接する下部車輪とを有し、各車輪が前記フレームに対して回転フリーに取り付けられている請求項１に記載のケーブル検査装置。