JPH01240852A - 構造物の点検装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、構造的に接近困難な場所、例えば橋梁その他
の鉄構造物等の点検作業装置に関するもので、超音波探
傷、磁気探傷等の非破壊検査用の検出機器（プローブ）
等の接近、設置や、補修時の各種遠隔操作工具の作業状
況のモニタリング等にも適用できる。

〔従来の技術］ 従来、接近困難な場所を携帯型装置を用いて視覚点検す
るには、たとえば第１４図または第１５図に示されるよ
うな物が用いられていた。

まず第１４図に示すものは、棹状の剛体１の先に、繰り
返し塑性変形可能なチューブ２（例えばスパイラル管）
と、ミラー３が設けられている。（場合によっては補助
照明４をミラ一部に設ける。）点検者は接近困難な小規
模の狭あい部や構造物３゜の陰（点検者と反射側）の部
分を、ミラー面の反射を利用して点検することができる
。（先端にテレビカメラが設置されるケースもある。）
次に第１５図図示のものは、可撓性のある保護管５の中
に光フアイバー束６を通し、その先端部には保護管を局
部的に湾曲させ、ファイバー束の方向を変える湾曲部１
１がある。この湾曲部は通常手動操作用ノブから伸びた
ワイヤ９．１０により操作される。７は取手、８は湾曲
操作ハンドル、３１は点検対象物である。

これらはその性格からして、パイプ内部、溝部等形状の
比較的簡易な構造物の内部点検によく利用されている。

一方、大型の点検装置を用いる場合は関節型ロボットま
たはマニプレータを、床面に固定するかまたは移動車に
搭載して、そのロボットの先端に視覚または非破壊検査
プローブを設けて行なう方法等があり、比較的長いリー
チを得ることができる。しかし大型装置では接近・点検
困難な場所が多々あり、詳細点検ができかつ携帯性のあ
る点検装置が工業的に強く望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題］ 例えば、第１６回に示される部材３２，３３，３４，３
５．３６で構成されるような複雑な構造物の８部を点検
する必要があり、作業者が接近不可能な（作業者の足場
３８はこの（Ｒ進物からやや離れた場所にある。

足場・構造物間は何も支持部材が無い。）場合、従来の
方法では次のような解決すべき課題があった。

（ｉ）第１４図図示の装置の場合 ア、先端部に遠隔操作・駆動部が無いため、点検範囲が
著しく限定され実用上使用不可能となる。（点検したい
部位に応じて、ひんばんにチューブ２を手許にもどして
曲げ角度をプリセントする必要がある。） イ、可搬性を考慮すると棹ｌの長さを長くできない、（
折り畳み構造が無い。） つ、可搬性を無視したとしても、棹の長さを長くすると
先端部の視覚装置の重量、棹の自重等がモーメント的に
作業者に加わり、手持操作できない。（棹の端部を手で
持ち、握りのスパンを１．棹の端部から重心点までの距
離を〜２点検装置の重量をＷ　（ｋｇ）とすると、作業
者が惑しるモーメント的荷重Ｗｍは、式 ％式％） のように拡大される。このため棹を長くすると手持操作
できなくなる。） 工、また棹を長くすると足場の振動が先端で拡大され、
像がぶれて点検困難となる。

（風が吹いた場合もほぼ同様。） （１１）第１５図図示の装置の場合 力、全体が柔な構造であるため、本ケースのような場合
相手に到達させることができない。

キ、これを棹状の剛性棒に固定して使用する場合でも、
湾曲部１１よりも先の部分はフリーとしなければならな
いので、ファイバー先端部（観察するため対象情報を取
り込む部分）が垂れてしまう。この垂れはワイヤ操作で
は補正しにくく、また装置全体をＰ１方向にねしると伸
長力の作用点と欧カのバランスがくずれ、先端部が予朋
せぬ方向に垂れて、点検動作を著しく困難にする。

り、また作業者が感しる重量負担、振動、風による影響
等も前記つ、工と同様問題を生しる。

ケ、ワイヤ操作であるから、先端部の回転角度、自由度
、湾曲曲率が制限されるため、第１６図のような複雑な
構造物では任意の点検姿勢を取ることができず、実用上
使用困難である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記課題を解決するために、棹部と、同棹部の
一部に取付けられた吸着部と、上記棹部の端部に設けら
れ棹の軸方向に直交するように配置された自由度を持つ
少なくとも３軸の関節部と、上記棹部の先端部に設けら
れた点検センサとを具備してなることを特徴左する構造
物の点検装置、および更に加えて上記点検センサの点検
状態をモニタするモニタ装置と、同モニタ装置からのモ
ニタ信号を記録する記録装置とを具備してなることを特
徴とする構造物の点検装置を提案するものである。

〔作　用］ 作業者はマニプレータ全体の重力負担（垂直成分及び重
力モーメント荷重）を皆無または大幅に低減可能となり
、点検作業が楽になる。また同時に先端テレビカメラの
振動も大幅に抑制され、魚Ｙ明な画像が得られる。

Ｃ実施例） 第１図ないし第６図により、本発明の一実施例を説明す
る。

まず第１図は全体構成図であって、図中符号４０番代は
接地ユニット部、符号５０番代は棹部、符号６０番代は
関節部、符号７０番代は点検センサ部、符号８０番代は
制御部を示す。

棹部は作業者が支持するもので、２本の棹５１，５２と
コレット継手５３とから成る。棹５２は棹５１よりも若
干小径で、棹５１内へ差し込まれ、しめつけ固定用のコ
レット継手５３により、任意位置で固定可能となってい
る。こうして棹部は伸縮自在となっている。

接地ユニ７）部４０は棹５２の先端付近に取付けられ、
第２図に拡大して示されるように、対象物へ吸着するた
めの吸着部４１（電磁石は真空パッド）、これを支持す
る自在継手４２、棹の支持枠４３、固定用のエアーバン
ク４９より成る。エアーハング４９は支持枠４３の切り
欠き部に収納されており、エアーポンプ４６（作業者の
足もとに設置）からエアーホース４５を経て送給された
ニア−により膨張して棹５７と接地ユニット部４０が固
定される。また棹と接地ユニットの相対運動（軸のまわ
りの回転、軸方１’ｉｌの摺動）をさせる時は、バルブ
４４によりエアーバッグ４９内の空気圧を低下させる。

なお第２図中４８は電磁石用電線または真空引き用ホー
スである。

次に関節部６０は棹５２の先端に設けられ、その詳細は
第３図ないし第５図に示される。第３図は（、ｌ！１面
図、第４図は平面図である。第５図は収納状態を棹部を
含めて示す側面図で、第３図および第４図よりは縮尺が
小さい。この関節部６０は、互いに直交する３軸の周り
に回動する３つの関節部０９部、６２部、０１部とこれ
らを接続する曲がり継手６１、スパイラル管６２および
Ｌ字形金具６３を有する。

部は駆動用モータＭ５、ウオームギヤＷ１、ウオームホ
イールＨ，より構成され、ウオームホイールＨ１の中心
軸は棹に対しスパイラル管６２の半径以上偏心している
。また０１部の回動軸は棹５１に対し直交している。

０１部と０２部との中継支持部は曲がり継手６１と微小
関節構造の集合体であるスパイラル管６２（市販品で２
自由度を有する。）とより成る。曲がり継手６１はＵ字
形で、開いた方の端はウオームホイール１１．と向応で
回転自在に棹５１の先端に取付けられ、他端は棹５１と
同軸方向にあるよう初期設定されている。

０２部の回転軸芯はスパイラル管６２の軸方向中心と一
敗しており、点検センサとしてのテレビカメラ７１の重
心位置Ｇを通るようになっている。（θ。

部を軽量に製作すれば、テレビカメラの重心位置Ｇはほ
ぼテレビカメラと０３部とを合わせた重心位置と一敗す
る。） ０２部と０３部とはＬ字型金具６３で一体に接続されて
いる。また０８部の回転軸は、６２部、０１部の回転軸
に各々直交し上記重心Ｇを通るように、設定されている
。

なお上記６２部および０３部には、それぞれ駆動用モー
タＭ、、Ｍ３及び減速・駆動伝達機構が内蔵されている
。

次に上記のような装置の使用法について第６図（ａ）　
（ｂ）’（ｃ）により説明する。

作業者は、足場３８上に立って、これより離れた位置に
あって部材３２，３３，３４，３５．３６で構成される
複雑な構造物の内部（３部）を点検する。（作業者より
ブラインドの状態になっている。）作業者はまず棹５１
，５２を収納状態から引き出し、コレット継手５３で任
意の長さに固定する。この後関節部のモータＭ、を回転
させ概略の設定角度に回動させる。（対象部にほぼ見合
う角度とするが、不明な場合は接地ユニット固定後、モ
ニタ受像器の画像を見ながら設定してもよい。これはθ
２゜θ３も同様）この後θ２２部部、θ、関節部も同様
に概略設定する。スパイラル管６２は必要に応して手で
曲げておく。（非常に複雑な点検対象の場合）これらの
？Ｊ備が整うと、エアーバング４６を膨張（棹５２と接
地ユニント部４０を固定）させたまま、棹５１の根元部
を作業者が持ち、点検対象となる構造物のしかるべき位
置へ接地ユニット部４０が接触するように持って行き、
この後吸着部４１をオンの状態にする。これにより作業
者は重量負担が軽減されるので、片手で棹部根元を軽く
支持し、残る片手で操作盤８９のボタンを操作し、モニ
タ受像器８１の画像を見ながらθ２．θ２．θ３各関節
部のモータを微調整・駆動させ、所望の箇所を点検する
。この後必要に応じて点検結果をＶＴＲ８２に記録する
。

点検箇所を大幅に変える場合および点検終了時には、吸
着部４１をオフにして点検対象から接地ユニット４０を
離脱させ、所定の動作を行う。

次に本発明の他の実施例を第７図ないし第１１図により
説明する。第７図は全体構成を示す側面図、第８図はそ
の収納状態を示す側面図、第９図はその平面図である。

本実施例では、棹部に３本の棹５０，５１．５２を有す
る。また前記第一の実施例のスパイラル管６２の代りに
、ビンジヨイント継手６４が用いられている。

さらに本実施例では、テレビカメラ７１にライト７２が
設けられている。

また本実施例の接地ユニノド部４０’は、側面図を第１
０図に、間しく正面図を第１１図に示すように、吸着部
たる電磁石４１’に、プラスチック製の棹支持部４３８
′　とアルミニウム製の足４３ｂ′から成るブラケット
４３′が固着され、その棹支持部４３′に棹５２を挿入
して、スプリング内蔵の押しつめ４３０′で支持するよ
うになっている。そして、電磁石等の重量による滑り力
をｆｌ、スプリングの押付力による摩擦力をｒ２．電磁
石の吸着力すなわち棹部の操作力をｆ２とするとき、 ｆ　、　＜　ｆ　２　＜　ｆ　＊ の関係になっている。したがって、Ｎｆｆｆ石旧′が吸
着していない場合は力ｒ２により接地ユニット部４０′
は棹５１にロックされ、吸着時に作業者が押すと、やや
抵抗しながら移動することになる。

第１２図および第１３図は、本発明の更に別の実施例の
接地ユニット部の側面図および正面断面図である。本実
施例の作動原理は次のとおりである。

■　棹５２にＭＩｎ石Ｍｇをロックさせ、所定部へ持っ
てゆく。電磁石Ｍｇの重量により操作用ワイヤロープＲ
が引張られ、部材Ａ、Ｂを閉しるように回転させ固定す
る。

■　電磁石Ｍｇが吸着対象に吸着し、作業者が棹部の重
量を持たなくなる（部材Ａ、Ｂに棹部の重量がかかる）
と、保持部Ｅは電磁石Ｍｇに対して横滑り移動し、ワイ
ヤロープＲを引張り、ロックする。

■　棹を接地ユニット部に対し動かす場合、棹を少し持
上げるとスプリングＣ，Ｄの抗力により部材Ａ、Ｂはニ
ュートラル状態にもどり、）回動・回動がフリーとなる
。

〔発明の効果］ 本発明によれば次の効果が奏せられる。

（１）対象物へ固定し、かつ棹と摺動・回転自在または
口、り可能とすることにより、作業者が長尺点検装置を
保持・操作するための大きい荷重負担（垂直荷重、モー
メント荷重）から解放されるとともに、先端視覚部の手
振れや外部からの振動を大幅低減でき、鮮明な画像が得
られる。

（従来手動支持・操作で困難であった比較的遠隔点の点
検が可能となる。） （２）３つの関節部の軸が直交するよう配置されること
、および接地ユニットの持つ自由度（接地ユニ７）の取
付位置の選択２自由度＋接地ユニットと棹との相対自由
度４自由度）により、どのように複雑な対象に対しても
任意の点検姿勢・位置を遠隔より設定できる。

（３）第１の関節軸を偏心させることおよび棹部を収縮
・折りたたみ可能構造とすることにより、マニプレーク
全体がコンパクトに収納可能となり、点検箇所への携帯
が容易となる。

（４）第２および第３の関節軸と各重心位置をほぼ一致
させることにより、それら関節軸の回転駆動モータに対
する負荷は大幅に低減し、装置全体の小型・軽量化を回
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１３図は本発明の実施例を示す図、第１
４図ないし第１６図は従来の点検作業状況を示す図であ
る。 ４０．４０’　　　接地ユニント； ４１．４１’　　−吸着部；４２　−自在継手；４３．
４３’　　−棹の支持部； ４９−エアハック；　　　５０，５１，５２　　棹；５
３−コレント継手；６０−関節部； ６１−曲がり継手：６２−　スパイラル管；６３−Ｌ字
形金具ｉ　　　６４−　ピンジヨイント継手；７１−テ
レビカメラ；　　７２−ライト；８０　　制御装置；８
９−操作盤； Ｍｌ、Ｍ　ｚ　、　Ｍ　３　−駆動用モータ；Ｍｇ−電
磁石；　　　　Ｒ−ワイヤロープ。 代理人　弁理士　坂　間　　　暁　　外２名第１４図 第１５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）棹部と、同棹部の一部に取付けられた吸着部と、
   上記棹部の端部に設けられ棹の軸方向に直交するように
   配置された自由度を持つ少なくとも３軸の関節部と、上
   記棹部の先端部に設けられた点検センサとを具備してな
   ることを特徴とする構造物の点検装置。
2. （２）棹部と、同棹部の一部に取付けられた吸着部と、
   上記棹部の端部に設けられ棹の軸方向に直交するように
   配置された自由度を持つ少なくとも３軸の関節部と、上
   記棹部の先端部に設けられた点検センサと、同点検セン
   サの点検状態をモニタするモニタ装置と、同モニタ装置
   からのモニタ信号を記録する記録装置とを具備してなる
   ことを特徴とする構造物の点検装置。