JPH0194410A - 移動式作業装置の自動姿勢制御装置 - 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〕 本発明は移動式作業装置の自動姿勢制御装置に係り、特
に球形ガスホルダ等のタンクの検査に用いる移動式作業
装置の探傷装置等の作業器の姿勢制御の自動化に好適な
自動姿勢制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、球形ガスホルダ表面などの高所での作業、例えば
１球形ガスホルダ表面の溶接線欠陥を探傷検査する作業
には、まず、球形ガスホルダ外周に足場を設置し、その
後、多くの人員を投入して超音波探傷装置、又は磁粉探
傷装置などにより手作業で実施したため、多大な費用と
労力が必要であった。

そこで、近年、磁気車輪、磁気クローラ、あるいは真空
吸着パッド等の壁面吸着手段を応用した高所用自走式、
又は遠隔操作方式の探傷、又は点検装置の開発が進めら
れている。例えば、遠隔操作方式の探傷装置としては、
特開昭５１−４９７７８号公報に示されている球形タン
クの探傷装置がある。

これは磁気クローラを吸着走行手段とした走行車を、ケ
ーブルを介して地上の制御部で遠隔操作しながら、球形
タンクの内外表面の探傷を行うものである。しかしなが
らこの例のような走行車方式の場合、走行車と地上の制
御部とを接続するケーブルの重量を走行車で支えなけれ
ばならないため。

走行車の移動距離が長くなる程吸着機構が大型化し、走
行車自体も大型化すると共に、それに伴い走行車の落下
の危険がある。また、作業対象構造物の任意の点にすば
やく移動できない、更に、車軸やクローラのスリップ等
により、どこの点を走行しているのか正確に計測する事
が困難である等の種々の問題点がある。特に、走行車の
落下の問題に対しては何らかの落下防止の手段を施こさ
なければならず、更に吸着機構の大型化にも限界がある
ため、ケーブル重量軽減のためにケーブル長さの制限が
あり、走行車の行動範囲が狭まかった。

従って、これらの問題により未だ実用化されている例は
極めて少ない。

そこで、このような問題を解決するための装置としてブ
ームを応用した移動式作業装置が考えられる。この移動
式作業装置は１作業器及びケーブルをブームで支えるた
め、作業器を目的の作業対象構造物の任意の点にすばや
く移動させることができると共に、作業器の落下の危険
性を無くすことができるという利点がある。しかしなが
らこの移動式作業装置の場合、作業器を作業対象構造物
表面に対して平行にするなどの姿勢の制御が必要となる
が、空間において姿勢を任意の方向に自由に制御するた
めには少なく共３個の自由度を持つ姿勢制御器が作業器
を支持する部分、すなわち、ブーム等の支持装置の先端
部と作業器との接続部に必要になる。更に３個以上の自
由度を有する複雑の姿勢制御器を地上から手動で制御す
るためには、操作者の高度な技術が必要であり、且つそ
の操作時間も多大なものになってしまうという問題があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、移動式作業装置によって任意の形状を
有する構造物に対して何らかに作業をする場合、支持装
置で支えた作業器を任意の姿勢に制御するための姿勢制
御器が必要不可欠であり、また、少なくとも３個の自由
度を有する姿勢制御器を地上から手動で制御するために
は、多大な時間を要するため、作業時間の無駄が多くな
ってしまうという問題があった。

本発明の目的は、作業器の姿勢の制御を自動化でき１作
業器体に占める作業器姿勢位置決め時間割合いの短縮化
をはかると共に、操作者の労力を軽減することができる
移動式作業装置の自動姿勢制御装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、探傷装置などの作業器に作業対象物表面か
らの距離を検出できる複数個の距離センサと１作業器と
支持装置との接続部に自動的にアクチュエータに駆動さ
れる３個以上の自由度を有する姿勢制御器を備えること
により達成するようにした。

〔作用〕

距離センサで検出した距離情報をコンピュータで処理し
１作業器と被作業構造物との傾斜角を計算し、その結果
により作業器の姿勢を駆動するアクチュエータの制御回
路をコントロールすることによって姿勢制御装置の自動
化がはかれる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図〜第４図に示した実施例および第５
図、第６図を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明の移動式作業装置の自動姿勢制御装置の
一実施例を示す全体システムの側面図である。このシス
テムは、球形ガスホルダ７の溶接線を検査するための装
置であり、その構成及び動作の概略は以下の通りである
。

本発明の自動姿勢制御器４は支持装置３の先端に取り付
けてあり、支持装置３は任意の場所に移動可能な移動車
１（例えばトラック）に搭載しである。この移動車１に
は制御装置２を搭載しており、自動姿勢制御器４及び探
傷装置（作業器）６の動作を制御する。また、支持装置
３は３個の自由度を有し、伸縮、旋回及び起伏の動作が
可能で、姿勢制御器４及びそれに備えた探傷装置６を球
形ガスホルダ７の任意の位置に移動させることができる
。この支持装置３によって探傷装置６を球形ガスホルダ
７の目的の位置付近まで接近させた後。

探傷装置６の円周上に備えた複数個の距離センサ（例え
ば超音波センサ）５によって球形ガスホルダ７との距離
を検出し、探傷装置６との相対的な傾斜角を制御装置２
に備えたコンピュータで計算し、その情報によって自動
姿勢制御器４のアクチュエータを駆動させ、球形ガスホ
ルダ７に対して探傷装置６が平行になるように制御する
。この後。

自動姿勢制御器４に備えた押付は機構によって探傷装置
６を球形ガスホルダ７表面の所定の距離まで接近させ１
段取り完了となる。次に、探傷装置６によって所定の探
傷作業を実施し、完了後法の探傷位置に上記要領で移動
させる。なお、上記姿勢制御器４の動作は、制御器［２
に備えたコンピュータで制御するため、自動的に動作し
、段取り時間の短縮と操作の容易化が図れる。

第２図は、第１図の自動姿勢制御器４の一実施例を示す
側面図である。まず、支持装置３の先端部にはエンコー
ダ９付きのモータ８を備え、その出力側にはホルダ１０
が取り付けてあり、ホルダ１０で支持している部分を上
下方向に起伏させる動作を行うものである。ホルダ１０
にはエンコーダ１２を備えたモータ１１が取り付けてあ
り、その出力側にはホルダ１３を備えている。このモー
タ１１を駆動することによってホルダ１３で支持してい
る部分を左右方向に動作する機構になっている。また、
ホルダ１３にはエンコーダ１５を備えたモータ１４が取
り付けてあり、その出力側は、回転−直線変換機構を介
してフレーム１６が取り付けである。つまりモータ１４
が駆動することによってフレーム１６が前後方向に動作
する機構になっている。

次に、フレーム１６の円周方向には第３図に示すように
４個の距離センサ５（５ａ〜５ｄ）が９０”おきに備え
である。なお、各々１８０”対称のセンサ間の距離、つ
まり５．〜５ｂ５ｂ５Ｃ〜５６間の距離をＤとする。こ
のセンサ５は球形ガスホルダ７どの距離を検出するため
のものであり１例えば。

超音波センサのように、距離に応じて、その出力電圧が
直線的に下がるような直線性にすぐれた出力特性をもつ
ものが良い。

一方、超音波探触子を複数個備えた探傷装置６は、走査
装置１７によって所定のスキャニング動作をして球形ガ
スホルダ７の溶接線内外面及び内部に存在す、る欠陥を
検出する。

次に、前記姿勢制御器４の制御回路の構成について第４
図に示すブロック図で説明する。

４個の距離センサ５ａ、５ｂ、５ｃ＠　５ａの出力は。

第１図に示す制御装置２に備えたＡ／Ｄ変換器１８によ
ってデジタル信号に変換され、その出力信号はコンピュ
ータ１９に接続されている。このセンサ信号は、コンピ
ュータ１９内で計算処理されて、姿勢制御器４の各モー
タ８，１１．１４を制御する制御回路２１，２２．２３
からの出力信号はそれぞれＤ／Ａ変換器２４によってア
ナログ量に変換されてパワーアンプ部２６，２７．２８
に送られ姿勢制御器４の各々のモータ８，１１゜１４を
駆動する。一方、各々のモータ８，１１゜１４に備えた
エンコーダ９，１２．１５で検出したモータの回転量は
、それぞれパルスカウンタ２５によってデジタル量に変
換された後、モータの制御回路２１，２２．２３にフィ
ードバックされる。なお、コンピュータ１９には外部か
ら指令を入力できる入力装置２０が接続されている。

次に、本発明の自動姿勢制御装置の動作原理について第
４図、第５図、第６図を用いて説明する。

第５図に示す如く、探傷装置が壁面２９に対してセンサ
５ｍ−５ｂ方向に角度θ＆、ｂで傾斜している場合につ
いて説明する。

まず、センサ５ａ及び５ｂで壁面２９との距離を計測を
し、その距離をそれぞれＱａ　ｔ　Ｑｂとする。この距
離信号によりコンピュータ１９によって壁面２９との傾
斜角ｏ　ａｇｂを計算する。θａｌｂはセンサ間距離を
Ｄとすれば。

で計算できる。この傾斜角θａｂがＯｏになるようにモ
ータ８の制御回路２１に指令パルスを送りモータ８を駆
動させ、エンコーダ９からのフィードバック信号と指令
パルス量とを比較し、差が所定の許容値内になるまでモ
ータ８を駆動させる制御を行う。これらの動作が完了し
たならば再度セント５ａ　、５ｂで壁面２９との距離を
計測し、距離の差がないかどうか、つまり壁面２９との
平行度が出ているかどうかを確認し、平行度が規定の許
容値に対して外れていれば、上記角度修正動作を繰り返
えす。

一方、第９図に示す如く、探傷装置が壁面２９に対して
センサ５ｃｍ５一方向に角度θＣ，ｄで傾斜している場
合についての動作は、上記５ａ−５ｂ方向についての動
作と同様に行う、すなわち、センサ５ｃ及び５ｄで壁面
２９との距離を計測し、その距離をそれぞれＱｃ、Ｑ−
とすれば、角度θＣ９ｄは、 で計算できる。この傾斜角θｃ、４がＯｏになるように
モーター１の制御回路２２に指令パルスを送りモーター
１を駆動させ、エンコーダ１２からのフィードバック信
号と指令パルス量とを比較し、差が所定の許容値内にな
るまでモーター１を駆動させる制御を行う。

以上、モータ８及び１１の制御は、制御回路２１．２２
が並列になっているため、コンピューター９からの指令
により同時に行うことができ、また、入力装置２０から
の指令により、後は全てコンピュータ制御によって自動
的に壁面２９に対して探傷装置が平行になるように姿勢
制御器４を動作、制御させることができる。

以上説明した動作が完了したならば、次に壁面２９との
平均距離りを求める。Ｌは。

で求めることができる。このＬが規定の許容値内になる
までモーター４の制御回路２３に指令パルスを送りモー
ター４を駆動させ、エンコーダ１５からのフィードバッ
ク信号と指令パルス量とを制御回路２３で比較し、差が
所定の許容値内になるまで探傷装置を壁面２９に接近さ
せる。この動作が完了したならば、前述しように探傷装
置６にて球形ガスホルダ７の溶接線の探傷作業を行う。

以下、これまで説明した動作を繰り返す。

以上が本発明の自動姿勢制御装置の動作の説明である。

なお、以上の実施例は球形ガスホルダ７の溶接線の探傷
作業について説明したが、作業器を交換することにより
、塗装の剥離作業及び塗装作業にも応用できる。更に、
作業対象構造物の形状も問わないため、球形のみならず
円筒形及び表面形状が面であっても本装置が適用できる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、被作業物の壁面
と探傷装置が平行になるようにする動作は、自動的に行
えるため、正確、かつ、迅速な作業ができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の移動式作業装置の自動姿勢制御装置の
一実施例を示す全体システムの側面図。 第２図は第１図の自動姿勢制御器の一実施例を示す側面
図、第３図は第２図の距離センサ部分の正面図、゛第４
図は第１図の制御装置の一実施例を示すブロック図、第
５図、第６図はそれぞれ本発明の詳細な説明するための
側面図である。 １・・・移動車、２・・・制御装置、３・・・支持装置
、４・・・自動姿勢制御器、５（５８〜５．）・・・距
離センサ、６・・・探傷装置、７・・・球形ガスホルダ
、８，１１゜１４・・・モータ、９，１２．１５・・・
エンコーダ、１０．１３・・・ホルダ、１６・・・フレ
ーム、１７・・・走査装置、１８・・・Ａ／Ｄ変換器、
１９・・・コンピュータ、２０・・・入力装置、２１〜
２３・・・制御回路、２４・・・Ｄ／Ａ変換器、２５・
・・パルスカウンタ、２６〜２８・・・パワーアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御装置を備え、任意の場所へ移動するための移動
   手段を有する何らかの作業を行う作業器を被作業物の任
   意の位置に移動する支持装置を搭載した移動車よりなる
   移動式作業装置において、前記作業器に前記被作業物表
   面との距離を検出する複数個の距離センサを設け、前記
   作業器と前記支持装置との接続部にアクチュエータによ
   つて駆動される３個以上の自由度を有する自動姿勢制御
   器を具備することを特徴とする移動式作業装置の自動姿
   勢制御装置。 ２、前記自動姿勢制御器は、３個の自由度を有するよう
   にエンコーダを備えた３個のモータを有し、該各モータ
   の回転方向、速度、回転量を制御するための制御回路を
   前記制御装置内に備えている特許請求の範囲第１項記載
   の移動式作業装置の自動姿勢制御装置。