JP7508105B2 - 走行装置 - Google Patents

Description

本開示は走行装置に係り、特に、検査対象物の非破壊検査のために検査対象物の表面上を走行する走行装置に関する。

鋼材で作られた配管、橋梁、炉壁、煙突等の構造物において、その表面および内部の少なくとも一方にできた傷、腐食等の欠陥を、構造物を破壊することなく検出する非破壊検査が広く知られている。この非破壊検査では、検査対象物の表面上で走行装置を走行させると共に、走行装置に搭載した検査ユニットで欠陥を検出する。

走行装置としては、車体に設けられた車輪をモータで駆動する自走式走行装置が知られている。そしてこの走行装置を検査対象物に吸着させるため、走行装置に磁石を設けることも知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９－１１３４７８号公報

ところで、検査対象物の表面上に突出した段差がある場合、走行装置がこの段差を乗り越えることができず、検査を余儀なく中止させられる事態が起こり得る。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、検査対象物の表面上に突出した段差を乗り越えることができる走行装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、
駆動車両と、
前記駆動車両の前方に位置され、前記駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された先行車両と、
を備え、
前記駆動車両は、
駆動車体と、
前記駆動車体に回転可能に設けられた駆動車輪と、
前記駆動車輪を駆動する駆動源と、
前記駆動車体に配置された磁石と、
を備え、
前記先行車両は、
先行車体と、
前記先行車体に回転可能に設けられた先行車輪と、
を備え、
前記先行車輪の中心は、前記駆動車輪の中心より高い位置に位置される
ことを特徴とする走行装置が提供される。

好ましくは、前記先行車輪の中心は、前記検査対象物の表面上に突出した段差より高い位置に位置される。

好ましくは、前記先行車両は、前記先行車体に回転可能に設けられ前記先行車輪の後方に位置された後側先行車輪を備え、
前記後側先行車輪は、前記駆動車輪より大径とされる。

好ましくは、前記先行車輪は、前記後側先行車輪より小径とされる。

好ましくは、前記先行車両は、前記先行車体に配置された先行磁石を備える。

好ましくは、前記走行装置は、前記先行車両に設けられた前側検査ユニットを備える。

好ましくは、前記走行装置は、前記駆動車両の後方に位置され、前記駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された後側駆動車両を備える。

好ましくは、前記走行装置は、前記後側駆動車両の後方に位置され、前記後側駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された後尾車両を備える。

好ましくは、前記走行装置は、前記後尾車両に設けられた後側検査ユニットを備える。

本開示によれば、検査対象物の表面上に突出した段差を乗り越えることができる走行装置を提供できる。

走行装置を示す上面図である。 走行装置を示す左側面図である。 走行装置を示す前面図である。 走行装置を示す後面図である。 図２のＶ－Ｖ断面図である。 図２のＶＩ－ＶＩ断面図である。 水平な床上に置いた走行装置を示す左側面図である。 検査装置の全体を示す概略図である。 走行装置をノズルに挿入するときの様子を示す図である。 走行装置が段差を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が段差を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が段差を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が段差を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が縦壁を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が縦壁を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が縦壁を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が縦壁を乗り越えるときの様子を示す図である。 走行装置が縦壁を乗り越えるときの様子を示す図である。 第１変形例の走行装置を示す左側面図である。 第２変形例の走行装置を示す左側面図である。 第３変形例の走行装置を示す左側面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

図１～図６に、本実施形態の走行装置１を示す。図１は上面図、図２は左側面図、図３は前面図、図４は後面図、図５は図２のＶ－Ｖ断面図、図６は図２のＶＩ－ＶＩ断面図である。走行装置１の前後左右上下の各方向は図示する通りであり、走行装置１の通常の進行方向を前とする。走行装置１の左右方向の幅（車幅）と、上下方向の高さ（車高）との中心（車両中心という）を符号Ｃで示す。

本実施形態の検査対象物は磁性体である鋼製構造物であり、具体的には配管である。配管は図８に符号Ｋで示すが、詳しくは後述する。以下便宜上、走行装置１が走行する検査対象物の表面のことを走行面または路面ともいう。また走行面に接触する車輪の表面のことを接地面という。

図示するように、走行装置１は、駆動車両２０と、駆動車両２０の前方に位置され駆動車両２０に左右軸回りに回転可能に連結された先行車両１０とを備える。また走行装置１は、駆動車両２０の後方に位置され駆動車両２０に左右軸回りに回転可能に連結された後側駆動車両３０と、後側駆動車両３０の後方に位置され後側駆動車両３０に左右軸回りに回転可能に連結された後尾車両４０とを備える。

本実施形態の走行装置１は、先頭に位置する先行車両１０と、その次に位置する駆動車両２０と、その次に位置する後側駆動車両３０と、最後尾に位置する後尾車両４０とを、前から順番に、左右軸回りに回転可能に連結して構成されている。便宜上、先行車両１０、駆動車両２０、後側駆動車両３０および後尾車両４０をそれぞれ１両目、２両目、３両目および４両目ともいう。

左右軸とは、左右方向に平行な仮想軸のことをいう。前後軸、上下軸についても同様である。

駆動車両２０は、駆動車体２と、駆動車体２に回転可能に設けられた駆動車輪３と、駆動車輪３を駆動する駆動源としてのモータ４，５と、駆動車体２に配置された磁石６とを備える。磁石６は、走行面との間に間隔を隔てるように配置されている。

駆動車体２は、はしご形フレームに類似の構造とされ、左右のサイドメンバ７と、これらサイドメンバ７を連結する複数（本実施形態では３つ）のクロスメンバ８とを備える。サイドメンバ７は、前後方向に延びる細長いプレート状に形成され、クロスメンバ８は直方体形状の部材によって形成されている。

駆動車輪３は、左右に複数ずつ設けられ、本実施形態では３輪ずつ設けられる。本実施形態では全ての駆動車輪３が駆動輪である。よって駆動車両２０は全輪駆動の６輪車となっている。全ての駆動車輪３は同一サイズである。

図６に示すように、左右の駆動車輪３は、左右方向に延びる回転シャフト９の両端に回転可能に支持されている。回転シャフト９は、クロスメンバ８を貫通してクロスメンバ８に回転可能に支持されている。これにより駆動車輪３が、回転シャフト９の中心すなわち回転中心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３回りに、クロスメンバ８に対して回転可能となる。左右の駆動車輪３は左右対称の形状とされる。１つのクロスメンバ８に１つの回転シャフト９と、左右一対の駆動車輪３とが設けられる。これらからなる１つのユニットが、図１に示すように、前後方向に等間隔で３つ配置されている。

駆動車輪３のうち、少なくともその接地面はゴムで形成されている。本実施形態の場合、駆動車輪３は、全体がゴムで形成された略円盤状の部材とされている。但し周知のように、金属製または樹脂製のホイールにゴム製タイヤを装着して駆動車輪３を構成してもよい。このように接地面をゴムで形成すると、走行面が傷付くのを抑制でき、またたとえ走行面が濡れていたり汚れていたりしても、駆動車輪３を走行面に良好にグリップさせることができる。

駆動車輪３は、その外周部に、左右軸に平行な基準接地面１１を有する。一方、駆動車輪３は、その外側面部（車幅方向外側の側面部）に、テーパ状の接地面すなわちテーパ接地面４９を有する。テーパ接地面４９は、駆動車輪３の外側面部の外周側に、基準接地面１１に隣接して設けられる。テーパ接地面４９は、車幅方向外側に向かうほど外径が小さくなるようなテーパ面とされ、基準接地面１１に対する角度θが好ましくは４５°以上９０°未満、より好ましくは６０°以上９０°未満（図示例では約７０°）となるように傾斜されている。

このようにテーパ接地面４９を設けると、図３に示すように、配管（仮に仮想円Ａで示す）の内径が小さく、走行装置１が挿入可能なぎりぎりの大きさであり、かつ、基準接地面１１が接地し難い場合にも、テーパ接地面４９を配管の内面に接地させて確実に走行を行うことができる。

モータ４，５は、ＤＣモータ等の電気モータにより形成される。本実施形態の場合、左側駆動車輪用モータ（左モータともいう）４と、右側駆動車輪用モータ（右モータともいう）５の二つのモータがそれぞれ横置きされ、前後に並べて配置される。左側駆動車輪用モータ４は、前から１番目と２番目のクロスメンバ８の間に配置され、左側のサイドメンバ７に固定される。右側駆動車輪用モータ５は、前から２番目と３番目のクロスメンバ８の間に配置され、右側のサイドメンバ７に固定される。こうしたレイアウトにより、２つのモータ４，５を小さな駆動車体２の中にコンパクトに配置できる。

モータ４，５から駆動車輪３に動力を伝達する動力伝達機構は、本実施形態ではギア機構により形成され、左右のサイドメンバ７の車幅方向（左右方向）外側に配置されている。すなわち、左側について説明すると、各駆動車輪３の車幅方向内側（右側）の側面には同歯数の被駆動ギア１２が固定されている。またモータ４の出力軸（図示せず）は、左側サイドメンバ７から車幅方向外側（左側）に突出され、このモータ出力軸にピニオンギア１３が固定されている。ピニオンギア１３は、前から１番目と２番目の被駆動ギア１２に噛合されている。

符号Ｏ４は、左モータ４の出力軸の中心（左モータ中心という）を示す。また符号Ｏ５は、右モータ５の出力軸の中心（右モータ中心という）を示す。

アイドルギア１４が、右モータ中心Ｏ５と同軸に、左側サイドメンバ７の左側面部に回転可能に設けられている。このアイドルギア１４は、前から２番目と３番目の被駆動ギア１２に噛合されている。アイドルギア１４はピニオンギア１３と同歯数とされる。

この構成によれば、左モータ４の駆動力がピニオンギア１３を介して前から１番目と２番目の被駆動ギア１２に直接的に伝達される。また、前から２番目の被駆動ギア１２の駆動力は、アイドルギア１４を介して、前から３番目の被駆動ギア１２に伝達される。これにより、左側の３つの被駆動ギア１２および駆動車輪３は、左モータ４により、同一の回転速度および回転方向で回転駆動される。

右側の動力伝達機構についても同様である。各駆動車輪３の車幅方向内側（左側）の側面には同歯数の被駆動ギア１２が固定されている。右側サイドメンバ７から突出された右モータ５の出力軸にはピニオンギア１３が固定されている。ピニオンギア１３は、前から２番目と３番目の被駆動ギア１２に噛合されている。

アイドルギア１４が、左モータ中心Ｏ４と同軸に、右側サイドメンバ７の右側面部に回転可能に設けられている。このアイドルギア１４は、前から１番目と２番目の被駆動ギア１２に噛合されている。アイドルギア１４はピニオンギア１３と同歯数とされる。

右モータ５の駆動力は、ピニオンギア１３を介して前から２番目と３番目の被駆動ギア１２に直接的に伝達される。また、前から２番目の被駆動ギア１２の駆動力は、アイドルギア１４を介して、前から１番目の被駆動ギア１２に伝達される。これにより、右側の３つの被駆動ギア１２および駆動車輪３が、右モータ５により、同一の回転速度および回転方向で回転駆動される。

左右のモータ４，５、すなわち、左側の駆動車輪３と右側の駆動車輪３との間に回転速度差を設けることによって、駆動車両２０ひいては走行装置１を上下軸回りに旋回させることができる。

図６に示すように、磁石６は、長方形板状の永久磁石により形成されている。磁石６は、クロスメンバ８の底面部に、図示しないボルト等により着脱可能かつ交換可能に取り付けられている。これにより磁石６は、検査対象物に応じて異なるサイズ等のものに交換可能である。磁石６は、３つのクロスメンバ８の全てに設けられる。なお、磁石６は、純粋な磁石以外の要素、例えば純粋な磁石を覆う軟質のカバー、コーティングまたはケース等を含んでもよい。

次に、先行車両１０について説明する。先行車両１０は、先行車体１５と、先行車体１５に回転可能に設けられた先行車輪１６とを備える。

また本実施形態の先行車両１０は、先行車体１５に回転可能に設けられ先行車輪１６の後方に位置された後側先行車輪１７と、先行車体１５に配置された別の磁石すなわち先行磁石１８とを備える。先行磁石１８は、後側先行車輪１７の中心軸すなわち回転中心Ｐ２の下方に位置され、走行面との間に間隔を隔てるように配置されている。

先行車体１５は、はしご形フレームに類似の構造とされ、左右のサイドメンバ１９と、これらサイドメンバ１９を連結する複数（本実施形態では３つ）のクロスメンバ２１とを備える。サイドメンバ１９は、前後方向に延びる細長いプレート状に形成され、クロスメンバ２１は直方体形状の部材によって形成されている。

先行車輪１６は従動輪であり、左右に１つずつ設けられる。また後側先行車輪１７も従動輪であり、左右に１つずつ設けられる。前後方向における先行車輪１６の位置と、後側先行車輪１７の位置と、それらの中間位置とに、それぞれクロスメンバ２１が配置される。

図５に示すように、左右の後側先行車輪１７は、左右方向に延びる回転シャフト２２の両端に回転可能に支持されている。回転シャフト２２は、前から３番目のクロスメンバ２１を貫通してそのクロスメンバ２１に回転可能に支持されている。これにより後側先行車輪１７が、回転シャフト２２の中心すなわち回転中心Ｐ２回りに、クロスメンバ２１に対して回転可能となる。

図示省略するが、左右の先行車輪１６の支持方法も概ね同様である。先行車輪１６は、回転シャフト２２の中心すなわち回転中心Ｐ１回りに、前から１番目のクロスメンバ２１に対して回転可能である。但し、回転シャフト２２は、前から１番目のクロスメンバ２１に固定され、左右のサイドメンバ１９に回転可能に支持されている。これにより前から１番目のクロスメンバ２１は、サイドメンバ１９に対し、左右軸すなわち回転中心Ｐ１回りに回転可能となる。これは後述するように、前から１番目のクロスメンバ２１に設けられたカメラ等の向きを変えるのに役立つ。

先行車輪１６および後側先行車輪１７のうち、少なくともそれらの接地面はゴムで形成されている。本実施形態の場合、先行車輪１６および後側先行車輪１７は、一定厚さのゴム板で形成された円盤状の部材とされている。但し周知のように、金属製または樹脂製のホイールにゴム製タイヤを装着して先行車輪１６および後側先行車輪１７を構成してもよい。接地面をゴムで形成する利点は、駆動車輪３に関して述べた上記利点と同様である。

本実施形態の場合、先行車輪１６および後側先行車輪１７に、駆動車輪３のテーパ接地面４９のようなテーパ接地面は設けられていない。但しこれを設けることは自由である。本実施形態の先行車輪１６および後側先行車輪１７は、駆動車輪３より幅狭である。先行車輪１６および後側先行車輪１７の接地面は断面半円状に形成されている。

図５に示すように、先行磁石１８は、長方形板状の永久磁石により形成されている。先行磁石１８は、前から３番目のクロスメンバ２１の底面部に、図示しないボルト等により着脱可能かつ交換可能に取り付けられている。これにより先行磁石１８も、検査対象物に応じて異なるサイズ等のものに交換可能である。先行磁石１８は、前から３番目のクロスメンバ２１のみに設けられる。なお、先行磁石１８は、純粋な磁石以外の要素、例えば純粋な磁石を覆う軟質のカバー、コーティングまたはケース等を含んでもよい。

先行磁石１８が前から３番目のクロスメンバ２１の底面部に取り付けられるため、先行磁石１８は、後側先行車輪１７の中心軸を規定する回転中心Ｐ２の下方に位置される。

走行装置１は、先行車両１０に設けられた前側検査ユニット５０を備える。本実施形態の走行装置１は目視試験を行うよう構成されているため、前側検査ユニット５０は、走行装置１の前方の景色を撮影するフロントカメラ２３と、走行装置１の前方を照らす複数（本実施形態では３つ）のフロントライト２４とを含む。フロントカメラ２３はＣＣＤカメラにより形成される。フロントライト２４はＬＥＤにより形成される。フロントカメラ２３と１つのフロントライト２４が、前から１番目のクロスメンバ２１の前面部に前向きに取り付けられている。

また、前から２番目のクロスメンバ２１の上面部に起立して設けられた縦壁２５にも、２つのフロントライト２４が前向きに取り付けられている。

本実施形態では、前から１番目のクロスメンバ２１を回転中心Ｐ１回りに回転させることにより、フロントカメラ２３とフロントライト２４の上下方向の向きを変更できる。すなわち、前から１番目のクロスメンバ２１にはプーリ２６が一体的に設けられる。また前から２番目のクロスメンバ２１にはモータ２７が取り付けられている。モータ２７の回転軸はベルト２８を介してプーリ２６に連結される。よってモータ２７の回転位相を制御することで、フロントカメラ２３とフロントライト２４の向きを制御可能である。なおモータ２７の回転軸の中心をＰ３で示す。

図１に示すように、左右のサイドメンバ１９は、その後端部に固定された板状のリンク２９を含む。リンク２９は、サイドメンバ１９を後方に向かって直線的に延長する。リンク２９は、駆動車両２０の前から１番目のクロスメンバ８に、回転中心Ｏ１回りに回転可能に接続される。具体的には図６に示すように、左右のリンク２９が、駆動車両２０の左右のサイドメンバ７の前端部と、前から１番目のクロスメンバ８との間に位置される。そして左右のリンク２９の穴３１に回転シャフト９の両端部が回転可能に挿通され、リンク２９が回転シャフト９に回転可能に連結される。

これにより、先行車両１０の全体が駆動車両２０に対し、前から１番目の回転中心Ｏ１回りに回転可能となる。

図１に示すように、左右の先行車輪１６の間隔（トレッド）と、左右の後側先行車輪１７の間隔とは等しい。またこれら間隔より、左右の駆動車輪３の間隔は大きい。左右の後側先行車輪１７は、左右の駆動車輪３の車幅方向内側で、左右の駆動車輪３に対し車長方向（前後方向）にオーバーラップされている。また、左右の先行車輪１６の間隔と、左右の後側先行車輪１７の間隔とは、駆動車両２０の左右のサイドメンバ７の間隔に等しい。

図２に示すように、後側先行車輪１７は駆動車輪３より大径とされる。言い換えれば後側先行車輪１７の外径Ｄ１７は、駆動車輪３の外径Ｄ３より大きい（Ｄ１７＞Ｄ３）。

また先行車輪１６は、後側先行車輪１７より小径とされる。言い換えれば先行車輪１６の外径Ｄ１６は、後側先行車輪１７の外径Ｄ１７より小さい（Ｄ１６＜Ｄ１７）。

本実施形態の場合、先行車輪１６は駆動車輪３より大径とされる。言い換えれば先行車輪１６の外径Ｄ１６は、駆動車輪１７の外径Ｄ３より大きい（Ｄ１６＞Ｄ３）。従ってＤ３＜Ｄ１６＜Ｄ１７が成り立つ。

後側駆動車両３０の構成は、駆動車両２０の構成と同様である。従って後側駆動車両３０についての詳細な説明は省略する。後側駆動車両３０の各回転中心Ｑ１～Ｑ５は駆動車両２０の各回転中心Ｏ１～Ｏ５に対応する。

駆動車両２０と後側駆動車両３０は、前後方向に延びる左右の板状リンク３２によって、２箇所の左右軸回りに回転可能に連結される。すなわち、左右のリンク３２の前端部は、駆動車両２０の前から３番目のクロスメンバ８に、回転中心Ｏ３回りに回転可能に接続される。すなわち前記リンク２９と同様、左右のリンク３２の前端部は、駆動車両２０の左右のサイドメンバ７の後端部と、前から３番目のクロスメンバ８との間に位置される。そして左右のリンク３２の前端部の穴（図示せず）に回転シャフト９の両端部が回転可能に挿通されることで、リンク３２が回転シャフト９に回転可能に連結される。

左右のリンク３２の後端部の連結方法も同様である。すなわち、左右のリンク３２の後端部は、後側駆動車両３０の前から１番目のクロスメンバ８に、回転中心Ｑ１回りに回転可能に接続される。詳しくは、左右のリンク３２の後端部は、後側駆動車両３０の左右のサイドメンバ７の前端部と、前から１番目のクロスメンバ８との間に位置される。そして左右のリンク３２の後端部の穴（図示せず）に回転シャフト９の両端部が回転可能に挿通されることで、リンク３２が回転シャフト９に回転可能に連結される。

これにより後側駆動車両３０の全体は、駆動車両２０に対し、回転中心Ｏ３とＱ１回りに回転可能となる。

後尾車両４０は、先行車両１０に類似した構成を有する。後尾車両４０は、後尾車体３３と、後尾車体３３に回転可能に設けられた後尾車輪３４とを備える。

後尾車体３３は、左右のサイドメンバ３５と、これらサイドメンバ３５を連結するクロスメンバ３６とを備える。本実施形態のクロスメンバ３６は単一であるが、複数であってもよい。サイドメンバ３５は、前後方向に延びる細長いプレートにより形成され、クロスメンバ３６は直方体形状の部材によって形成されている。

後尾車輪３４は従動輪であり、左右に１つずつ設けられる。前後方向における後尾車輪３４の位置にクロスメンバ３６が配置される。

後尾車両４０の断面構造は、図５に示した構造と類似しているが一部相違する。すなわち、クロスメンバ３６は中空ボックス状とされ、これから一体的に回転シャフトが左右に同軸に突出されている。これら左右の回転シャフトに左右の後尾車輪３４がそれぞれ回転可能に支持されている。これにより左右の後尾車輪３４が、回転シャフトの中心すなわち回転中心Ｒ１回りに、クロスメンバ３６に対して回転可能となる。

後尾車輪３４の構成は、先行車輪１６の構成と同様である。特に後尾車輪３４の外径Ｄ３４は、先行車輪１６の外径Ｄ１６と等しくされる（Ｄ３４＝Ｄ１６）。

なお本実施形態の場合、後尾車両４０に磁石は設けられていない。しかしながらそれを設けるのは自由である。

図４にも示すように、走行装置１は、後尾車両４０に設けられた後側検査ユニット６０を備える。検査ユニット６０は、走行装置１の後方の景色を撮影するリアカメラ３７と、走行装置１の後方を照らす複数（本実施形態では２つ）のリアライト３８とを含む。リアカメラ３７はＣＣＤカメラにより形成される。リアライト３８はＬＥＤにより形成される。リアカメラ３７と２つのリアライト３８が、クロスメンバ３６の後面部に後向きに取り付けられている。

図１に示すように、左右のサイドメンバ３５は前方に向かって伸長され、その前端部は、後側駆動車両３０の前から３番目のクロスメンバ８に、回転中心Ｑ３回りに回転可能に接続され、リンクをなす。具体的には、図６に示したのと同様に、左右のサイドメンバ３５の前端部が、後側駆動車両３０の左右のサイドメンバ７の後端部と、前から３番目のクロスメンバ８との間に位置される。そして左右のサイドメンバ３５の穴に回転シャフト９の両端部が回転可能に挿通され、サイドメンバ３５が回転シャフト９に回転可能に連結される。

これにより、後尾車両４０の全体が後側駆動車両３０に対し、回転中心Ｑ３回りに回転可能となる。

図１に示すように、左右の後尾車輪３４の間隔は、左右の先行車輪１６の間隔に等しい。後尾車輪３４は、後側駆動車両３０の前から３番目の駆動車輪３に対し車長方向（前後方向）にオーバーラップされておらず、その駆動車輪３から後方に離間されている。

こうして走行装置１は、４つの回転中心Ｏ１，Ｏ３，Ｑ１，Ｑ３を中心に回転屈曲可能である。

この走行装置１を水平な床Ｆの上に置くと図７に示す如くなる。このとき、先行車輪１６の中心は、駆動車輪３の中心より高い位置に位置される。

詳しくは図７に示すように、駆動車両２０および後側駆動車両３０の駆動車輪３が全て同一外径Ｄ３なので、各駆動車輪３の回転中心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は同じ高さｈＯ１に位置される。駆動車両２０および後側駆動車両３０は水平に配置される。ｈＯ１＝（Ｄ３）／２である。

しかし、先行車両１０の後側先行車輪１７の外径Ｄ１７が駆動車輪３の外径Ｄ３より大きいので、先行車両１０が前方斜め上向きに角度θ１で傾けられる（すなわち後傾される）。これにより先行車輪１６が床Ｆから浮上ないし離間され、先行車輪１６の位置が高くなる。この結果、先行車輪１６の回転中心Ｐ１は、駆動車輪３の中心、特に最前端に位置する駆動車輪３の回転中心Ｏ１より高い位置ｈＰ１に位置される。

しかも本実施形態の場合、先行車輪１６の回転中心Ｐ１は、後側先行車輪１７の回転中心Ｐ２の高さ位置ｈＰ２より高い位置に位置される。ｈＰ２＝（Ｄ１７）／２である。

本実施形態では、後尾車輪３４の中心Ｒ１も、駆動車輪３の中心より高い位置ｈＲ１に位置される。後尾車輪３４の外径Ｄ３４が駆動車輪３の外径Ｄ３より大きいので、後尾車両４０が後方斜め上向きに角度θ２で傾けられる（すなわち前傾される）。これにより後尾車輪３４の回転中心Ｒ１が、最後端に位置する駆動車輪３の回転中心Ｑ３より高い位置ｈＲ１に位置される。ｈＲ１＝（Ｄ３４）／２である。

先行車輪１６の回転中心Ｐ１は、後尾車輪３４の回転中心Ｒ１より高い位置に位置される。その理由は、後側先行車輪１７の外径Ｄ１７が後尾車輪３４の外径Ｄ３４より大きく、先行車両１０と駆動車両２０の回転中心Ｐ１，Ｏ１間の距離が、後尾車輪３４と後側駆動車両３０の回転中心Ｒ１，Ｑ３間の距離より長いからである。

結局、各回転中心Ｐ１，Ｐ２，Ｏ１，Ｒ１の高さ位置の間にはｈＯ１＜ｈＲ１＜ｈＰ２＜ｈＰ１の関係がある。

次に、本実施形態の作動を説明する。

図８は、検査対象物の非破壊検査を行う検査装置の全体を示す概略図である。検査対象物は磁性体である鋼製構造物、具体的には断面円形の配管Ｋである。ここで図３に示した仮想円Ａを、正面視の走行装置１を完全に含む最小径の円、すなわち最小包含円（便宜上、最小装置円という）とすると、配管Ｋの内径ｄＰは、最小装置円Ａの直径ＤＡより著しく大きい。

しかし、配管Ｋにはより小径の断面円形のノズルＮが接続されており、走行装置１はこのノズルＮから配管Ｋ内に挿入される。ノズルＮの内径ｄＮは、走行装置１が入るぎりぎりの大きさであり、最小装置円Ａの直径ＤＡより僅かに大きいサイズである。言い換えれば、この小さいノズルＮのサイズに合わせて走行装置１のサイズが設定されている。先行車輪１６の外径Ｄ１６、後側先行車輪１７の外径Ｄ１７、駆動車輪１７の外径Ｄ３、および後尾車輪３４の外径Ｄ３４は、当然にノズルＮの内径ｄＮより小さくされている。

また、配管Ｋ内の途中には、配管Ｋの表面すなわち内面３９上に突出した高さｈＳの段差Ｓが設けられている。段差Ｓは、配管Ｋの内面３９の全周に亘ってリング状に設けられている。詳しくは後述するが、走行装置１はこの段差Ｓを乗り越えることができるように構成されている。

本実施形態の場合、ｈＳ＝（１／２）ｄＮで、例えばｄＮ＝６０ｍｍ、ｈＳ＝３０ｍｍである。ｄＰはｈＳの１０倍程度であり、例えば３００～４００ｍｍである。

配管Ｋの内面３９では、素材である鉄が剥き出しの状態で露出されている。なお、必要に応じて配管Ｋの内面３９に錆止め用樹脂等のコーティング材が被覆されてもよい。

検査装置は、配管Ｋの表面上を走行する走行装置１と、走行装置１に搭載された検査ユニット５０，６０からデータが送られてくると共に走行装置１に電力および制御信号を出力する制御装置４１と、制御装置４１に送られてきたデータに基づいて画像を表示するディスプレイ４２と、制御装置４１に接続され、走行装置１を操縦するために作業者４４によって操作されるコントローラ４３とを備える。走行装置１と制御装置４１はケーブル４５で互いに接続される。

本実施形態の場合、検査装置は目視試験を行うよう構成されている。配管Ｋ内における走行装置１の走行中にはフロントライト２４とリアライト３８がオンされ、暗い配管Ｋ内が光で照らされる。必要に応じて、フロントライト２４とフロントカメラ２３の向きが変更される。フロントカメラ２３とリアカメラ３７で撮影された画像もしくは映像のデータは制御装置４１に送られ、制御装置４１は、一方または両方のカメラで撮影された画像をディスプレイ４２に表示する。作業者４４はこの画像を見ながら配管Ｋの内面３９の状態を目視で検査すると共に、コントローラ４３を操作し、走行装置１を配管Ｋ内で自由に走行させる。

走行装置１は、ノズルＮから配管Ｋ内に挿入された後、概ね矢印で示すように、段差Ｓに向かって配管長手方向に走行させられる。走行装置１は磁石６，１８により配管Ｋの内面３９に吸着されながら進行する。よって走行装置１は、内面３９上を上ったり、内面３９の天井に沿って逆さ状態で走行したりすることもできる。

代替的に、検査装置は他の種類の試験を行うよう構成されてもよく、例えば周知の超音波探傷試験や渦電流探傷試験を行うよう構成されてもよい。そして検査ユニット５０，６０も他の種類の試験に適したもの、例えば超音波探傷試験に適した超音波発信機や、渦電流探傷試験に適した探傷コイルを備えたものに変更されてもよい。検査は配管Ｋの内面３９に限らず、配管Ｋの外面４６やノズルＮの表面に対して行ってもよい。

走行装置１においては、駆動車両２０および後側駆動車両３０の左右の駆動車輪３が、左右のモータ４，５により個別に駆動される。そして左右のモータ４，５、ひいては左右の駆動車輪３の回転速度を個別に制御することで、走行装置１を前進、後退、直進、右旋回および左旋回させることができる。

例えば、走行装置１を前進かつ直進させるときには左右の駆動車輪３を同速で正転駆動する。また、走行装置１を前進かつ右旋回させるときには左側の駆動車輪３を右側の駆動車輪３より高速で正転駆動する。なお、左側の６つの駆動車輪３は全て同じ回転速度で駆動される。右側の６つの駆動車輪３も同様である。

本実施形態ではコントローラ４３として、左右のモータ４，５を個別に制御する２本のスティックを備えたスティック式コントローラが使用される。しかしながらこれに限らず、例えばガングリップとステアリングホイールを備えたホイラー式コントローラを使用してもよい。

図９には、走行装置１をノズルＮに挿入するときの様子を示す。走行装置１は、ノズルＮに平行な縦の状態でぶら下げられ、図２に示したような直線状となり、先行車両１０から順にノズルＮに挿入される。走行装置１の最小装置円Ａの直径ＤＡがノズルＮの内径ｄＮより小さいので、小径のノズルＮにも走行装置１を挿入可能である。

特に、先行車輪１６が後側先行車輪１７より小径であるため、最初に先行車輪１６をノズルＮに挿入し、これをガイドとして後側の部分を挿入し易くなる。

図１０には、走行装置１が配管Ｋ内底部を走行して段差Ｓの直前にきたときの様子を示す。ここで注目すべきは、段差Ｓと先行車輪１６の位置関係である。

すなわち、先行車輪１６の回転中心Ｐ１の高さｈＰ１は、段差Ｓの高さｈＳより高くなっている。その一方で駆動車輪３の回転中心Ｏ１の高さｈＯ１は、段差Ｓの高さｈＳより低い。ちなみに後側先行車輪１７の回転中心Ｐ２の高さ位置ｈＰ２も、段差Ｓの高さｈＳより低い。

仮に、先行車両１０が無いと仮定すると、最前端に位置する駆動車輪３の回転中心Ｏ１の高さｈＯ１が段差Ｓの高さｈＳより低いため、駆動車輪３は段差Ｓに乗り上げることができない。よって走行装置１の走行は停止され、検査は余儀なく中止されてしまう。

しかし本実施形態では、先行車輪１６の回転中心Ｐ１の高さｈＰ１が駆動車輪３の回転中心Ｏ１の高さｈＯ１より高く、特に、段差Ｓの高さｈＳより高いため、先行車輪１６が段差Ｓに乗り上げることができる。よって走行装置１の走行を継続し、検査を継続することができる。

この説明で分かるように、本実施形態の走行装置１では、先行車輪１６の回転中心Ｐ１の高さｈＰ１が段差Ｓの高さｈＳより高くなるように、先行車両１０の諸元が設定されている。これにより先頭の先行車輪１６に段差Ｓを乗り上げさせ、これに続く各車輪を次々と乗り上げさせることができる。

なお先行車両１０の諸元には、先行車輪１６および後側先行車輪１７の位置、外径および間隔、ならびに駆動車輪３の回転中心Ｏ１から先行車輪１６および後側先行車輪１７の回転中心Ｐ１，Ｐ２までの距離が含まれる。

図１１には、先行車輪１６が段差Ｓに乗り上げ終わった時点での様子を示す。先行車両１０が図１０のときより大きく傾けられるので、後側先行車輪１７が配管Ｋの内面３９から離れて上昇する。これにより後側先行車輪１７の回転中心Ｐ２の高さｈＰ２が段差Ｓの高さｈＳより高くなり、後側先行車輪１７も段差Ｓに乗り上げ可能となる。

図１２には、後側先行車輪１７が段差Ｓに乗り上げ終わった時点での様子を示す。今度は駆動車両２０が前方斜め上向きに傾けられるので、その駆動車輪３（図示例では前から１番目と２番目の駆動車輪３）が配管Ｋの内面３９から離れて上昇する。これにより、まず最前端の駆動車輪３の回転中心Ｏ１の高さｈＯ１が段差Ｓの高さｈＳより高くなり、段差Ｓに乗り上げ可能となる。走行装置１が前進するにつれ、その後の駆動車輪３が次々と上昇し、段差Ｓに乗り上げ可能となる。

後側先行車輪１７が段差Ｓに接近し、あるいは段差Ｓに乗り上げると、先行磁石１８が段差Ｓに引き付けられるので、後側先行車輪１７が段差Ｓに吸着される。これにより、後側先行車輪１７を段差Ｓに押し付ける力すなわちダウンフォースが働く。よって駆動車両２０および後側駆動車両３０による駆動力を前向きの推進力に効率よく変換できる。

駆動車両２０の駆動車輪３が配管Ｋの内面３９から離れたとき、この離れた駆動車輪３によっては推進力を得ることができない。しかし、後側駆動車両３０の駆動車輪３が配管Ｋの内面３９に接地しているため、この駆動車輪３によって推進力を得ることができる。

図１３には、駆動車両２０の最前端の駆動車輪３が段差Ｓに乗り上げ終わった時点での様子を示す。こうなると、駆動車両２０がさらに大きく傾けられて、前から２番目の駆動車輪３が段差Ｓに乗り上げ易くなる。

最前端の駆動車輪３が段差Ｓに接近し、あるいは段差Ｓに乗り上げると、その駆動車輪３に対応する磁石６が段差Ｓに引き付けられ、駆動車輪３を段差Ｓに押し付けるダウンフォースが働く。また、最前端の駆動車輪３が段差Ｓに乗り上げると、その駆動車輪３で直接、段差Ｓを蹴って推進することができる。磁石６によるダウンフォースがあることから、強力なトラクションを得ることができ、たとえ図示例のように前から２番目の駆動車輪３が浮いてしまっても、強力な推進力を得ることができる。そして、最前端の駆動車輪３より後側の部分を、前から引っ張って駆動することができる。

このように、走行装置１は前進するにつれ次々と段差Ｓに乗り上げ、段差Ｓを乗り越えることができる。よって段差Ｓがあっても走行装置１を停止させずに済み、検査を支障なく継続することができる。

ところで図１４に示すように、配管Ｋ内には、上下方向に延びる縦壁４７が設けられていることがある。本実施形態の走行装置１は、こうした縦壁４７も上って乗り越えることができる。なお縦壁４７は、高さがより大きい段差とみなすことができる。

図示例においては、水平もしくは前後方向に延びる配管Ｋ内の底面４８から、鉛直もしくは上下方向に延びる板状の縦壁４７が起立している。しかしながら縦壁の形態はこうした形態に限らず、例えば、水平方向から鉛直方向上向きに曲がる配管でその鉛直部分を縦壁とみなしてもよい。

縦壁４７に向かって底面４８上を矢示方向に前進してきた走行装置１は、まず図１４に示すように先行車輪１６が縦壁４７に当接することにより、縦壁４７に突き当たる。

次に、このまま走行装置１を前進し続けると、図１５に示すように、先行車輪１６が縦壁４７上を転がり上がり、先行車両１０がより大きく傾けられる。先行車両１０は、駆動車両２０および後側駆動車両３０により後方から押され、縦壁４７を上る。

その後、図１６に示すように、後側先行車輪１７が縦壁４７に当接し、次いで最前端の駆動車輪３が縦壁４７に当接する。後側先行車輪１７が縦壁４７に当接するタイミングで後側先行車輪１７が先行磁石１８により縦壁４７に吸着される。そして最前端の駆動車輪３が縦壁４７に当接するタイミングでその駆動車輪３が磁石６により縦壁４７に吸着される。後側先行車輪１７が縦壁４７に吸着されるので、先行車両１０が図示時計回りに回転して縦壁４７から離れアンバランスになるのを抑制できる。

最前端の駆動車輪３が縦壁４７に当接すると、その駆動車輪３で直接、縦壁４７を蹴って上方に推進することができる。磁石６によるダウンフォースがあることから、強力なトラクションを得られ、たとえ図示例のように前から２番目の駆動車輪３が浮いてしまっても、強力な推進力を得ることができる。そして、最前端の駆動車輪３より後側の部分を、前から引っ張って駆動することができる。

前から２番目の駆動車輪３が浮いてしまうため、駆動車両２０の吸着力および駆動力の低下が懸念される。しかし、駆動車両２０は後側駆動車両３０により後方から前方に押される。そのため駆動車両２０を縦壁４７に押し付けることができ、吸着力の低下を補うことができる。

その後、図１７に示すように、駆動車両２０の全ての駆動車輪３が縦壁４７に当接すると、これら駆動車輪３が縦壁４７に吸着され、かつ縦壁４７を蹴って、走行装置１を上向きに推進させる。そしてその後、後側駆動車両３０の前から１番目の駆動車輪３が縦壁４７に当接し、この駆動車輪３によっても上向きの推進力を得ることができる。

図１８は、走行装置１全体が縦壁４７上に移行したときの様子を示す。このとき駆動車両２０および後側駆動車両３０の全ての駆動車輪３が縦壁４７に吸着され、かつ縦壁４７を蹴って、走行装置１を強力に上らせる。

この後は図示しないが、縦壁４７の上端の周りで走行装置１が図中反時計回りにＵ字状に折れ曲がり、縦壁４７上を走り降りて底面４８上に移動する。

このように本実施形態の走行装置１は、配管Ｋ内に縦壁４７があった場合でもそれを乗り越えることができる。よって走行装置１を停止させずに済み、検査を支障なく継続することができる。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、走行装置をより簡略化することが可能である。図１９に示した第１変形例の走行装置１は、先行車両１０および駆動車両２０のみを備え、後側駆動車両３０および後尾車両４０は省略されている。

図２０に示す第２変形例の走行装置１は、先行車両１０、駆動車両２０および後尾車両４０のみを備え、後側駆動車両３０は省略されている。

図２１に示す第３変形例の走行装置１は、先行車両１０、駆動車両２０および後側駆動車両３０のみを備え、後尾車両４０は省略されている。

これら変形例の走行装置１によっても、段差Ｓおよび縦壁４７を乗り越えることが可能である。

（２）図示しないが、先行車両１０から後側先行車輪１７を省略してもよい。こうすると、先行車両１０の前方斜め上向きへの傾斜角θ１が小さくなるが、これに対しては、駆動車両２０に対する先行車両１０の下向きへの回転角を規制するストッパを設ければよい。このストッパにより自然状態の先行車両１０を支え、先行車両１０を同等の傾斜角θ１に保持することができる。

先行車両１０から先行磁石１８を省略してもよい。

（３）前記実施形態では、後側駆動車両３０を１台のみ設けたが、後側駆動車両３０を複数台設けてもよい。この場合、先頭の後側駆動車両３０は駆動車両２０に左右軸回りに回転可能に連結されるが、その後の後側駆動車両３０は、直前の後側駆動車両３０に左右軸回りに回転可能に連結される。

（４）駆動車両２０は必ずしも６輪車である必要はなく、例えば２輪車、４輪車または８輪車であってもよい。また駆動車両２０は必ずしも全輪駆動車である必要はなく、幾つかの従動輪を含んでもよい。

（５）駆動車両２０および後側駆動車両３０における駆動車輪３の駆動方式はギア式に限らず、例えばベルト式、チェーン式、またはシャフトドライブ式であってもよい。

（６）各車両１０，２０，３０，４０の少なくとも一つに、車輪の上下動を吸収するサスペンション装置を設けてもよい。

（７）駆動車体２、先行車体１５および後尾車体３３の少なくとも一つは、必ずしもはしご形フレームのような構造でなくてもよく、例えばモノコック構造であってもよい。

（８）磁石６および先行磁石１８は、必ずしも駆動車体２および先行車体２１の底面部に配置されてなくてもよく、その設置位置は任意である。

（９）先行車輪１６の中心Ｐ１は、必ずしも段差Ｓより高い位置に位置されてなくてもよい。段差Ｓの形状等によっては、段差Ｓより低くても段差Ｓに乗り上げることが可能だからである。

（１０）先行車輪１６は、必ずしも後側先行車輪１７より小径でなくてもよく、その大きさは任意である。後側先行車輪１７と同径であってもよいし、後側先行車輪１７より大径であってもよい。また先行車輪１６は、必ずしも駆動車輪３より大径でなくてもよい。駆動車輪３と同径であってもよいし、駆動車輪３より小径であってもよい。

（１１）検査ユニットは、先行車両１０および後尾車両４０に限らず、任意の車両に設けることができる。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 走行装置
２ 駆動車体
３ 駆動車輪
４，５ モータ
６ 磁石
１０ 先行車両
１５ 先行車体
１６ 先行車輪
１７ 後側先行車輪
１８ 先行磁石
２０ 駆動車両
３０ 後側駆動車両
３９ 内面
４０ 後尾車両
４７ 縦壁
５０ 前側検査ユニット
６０ 後側検査ユニット
Ｋ 配管
Ｓ 段差

Claims (6)

1. 検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、
   駆動車両と、
   前記駆動車両の前方に位置され、前記駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された先行車両と、
   を備え、
   前記駆動車両は、
   駆動車体と、
   前記駆動車体に回転可能に設けられた駆動車輪と、
   前記駆動車輪を駆動する駆動源と、
   前記駆動車体に配置された磁石と、
   を備え、
   前記先行車両は、
   先行車体と、
   前記先行車体に回転可能に設けられた従動輪としての先行車輪と、
   前記先行車体に回転可能に設けられ前記先行車輪の後方に位置された従動輪としての後側先行車輪と、
   を備え、
   前記先行車輪の中心は、前記駆動車輪の中心より高い位置に位置されると共に、前記検査対象物の表面上に突出した段差より高い位置に位置され、
   前記後側先行車輪は、前記駆動車輪より大径とされ、
   前記先行車輪は、前記後側先行車輪より小径とされ、
   前記先行車体は、前記駆動車体に、前記駆動車輪の回転中心回りに回転可能に接続される
   ことを特徴とする走行装置。
2. 前記先行車両は、前記先行車体に配置された先行磁石を備える
   請求項１に記載の走行装置。
3. 前記先行車両に設けられた前側検査ユニットを備える
   請求項１または２に記載の走行装置。
4. 前記駆動車両の後方に位置され、前記駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された後側駆動車両を備える
   請求項１～３のいずれか一項に記載の走行装置。
5. 前記後側駆動車両の後方に位置され、前記後側駆動車両に左右軸回りに回転可能に連結された後尾車両を備える
   請求項４に記載の走行装置。
6. 前記後尾車両に設けられた後側検査ユニットを備える
   請求項５に記載の走行装置。

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