JPH0450232B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、床面から壁面、壁面から床面に自
在に乗り移ることが可能な走行装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、原子力発電プラントにおいては、各種
機器の定期点検や検査を一部ロボツトによつて行
なつている。これは主に作業員の被曝低減、作業
の効率化のためである。

この種のロボツトには、原子炉圧力容器等の鋼
鉄製構造物表面に磁力により吸着しつつ移動する
磁力利用型のロボツトがある。その移動方式とし
ては、永久磁石の車輪を用いた方式や平坦な着座
面を有する複数の磁石をスライド移動させる方式
がある。

ところが、このような磁力利用型のロボツト
は、点検、検査対象たる鋼鉄製構造物と床面との
間を乗り移ることができないため、鋼鉄製構造物
へのロボツトの取付け・取外しを各点検、検査場
所ごとに作業員が実施しなければならない。した
がつて、その取付け・取外しの際に作業員が被曝
するおそれがあり、その被曝量は作業場所によつ
ては少なくない。また、ロボツトの取付け・取外
しが必要なことから、点検作業に手間がかかり作
業時間か長くなるという不都合もある。

さらに、ロボツトの移動方式が車輪式である場
合には、方向転換等が比較的不自由であつたり、
また磁気吸着面積が小さいので強大な吸着力を得
ることが困難であるなどの問題がある。

また、スライド移動方式の場合には、磁性体へ
の着座面が平坦であるために、磁性体表面に大き
な湾曲や歪みあるいは凸凹があると、磁気吸着面
積が極端に小さくなりロボツトが落下する恐れが
ある。たとえ、磁性体表面の曲率に合わせて着座
面を加工しても、その曲率の性体表面しか移動で
きず、他の曲率を有する歪曲や凹凸には対応でき
ないという不都合がある。

〔発明の目的〕

この発明はこのような事情に鑑みてなされたも
のであり、床面と磁性体壁面等の間を自力で乗り
移り、かつ床面およびいかなる形状の壁面をも自
在に走行移動できる走行装置を提供することを目
的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、この発明に係る走
行装置は、車輪を備えて床面を自力走行可能に構
成された床面走行部と、壁面に吸着可能な二組の
磁気吸着具が２次元方向に移動自在に設けられて
壁面を自力走行可能に構成された壁面移動部と、
上記床面走行部と壁面走行部とを相互に折畳自在
に連結する連結装置とを有するものであり、床面
走行部によつて床面を走行し、壁面移動部によつ
て壁面を移動するものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図はこの発明に係る走行装置の一実施例の
全体構成図である。

第１図において、走行装置１は床面３を走行す
る床面走行部５と、磁性体壁面７を移動する壁面
移動部９と、これらを連結する連結機構１１とか
ら構成される。また走行装置１には、TVカメラ
（図示せず）、壁面や床面を認識し検出するセンサ
（図示せず）、位置検出器（図示せず）およびコン
ピユータ（図示せず）等が搭載される。そして、
この走行装置はTVカメラやセンサ等からの情報
をコンピユータが処理することにより自動走行す
る。あるいは、TVカメラの画像を電波で操作室
（図示せず）に送り画像情報に基づき、作業員に
よつて遠隔操作される。

第２図Ａ，Ｂは主に床面走行部５の構成を示
し、Ａは走行装置１から上から見た透視図、Ｂは
走行装置１を側面から見た透視図である。

床面走行部５の下面には４個の車輪１３Ａ，１
３Ｂ，１５Ａ，１５Ｂが設けられる。車輪１３
Ａ，１３Ｂは、それぞれシヤフト１７Ａ，１７Ｂ
およびギヤボツクス１９Ａ，１９Ｂを介して床面
走行用モータ２１Ａ，１２Ｂに連結される。これ
らのモータ２１Ａ，Ｂは、床面走行部に設けられ
たバツテリー２０に接続されて電力が供給され
る。また、シヤフト１７Ａ，１７Ｂにはプーリ２
３Ａ，Ｂが固定される。さらに、車輪１５Ａ，１
５Ｂにはシヤフト２５Ａ，２５Ｂがそれぞれ連結
され、このシヤフト２５Ａ，Ｂにプーリ２７Ａ，
２７Ｂが各々固定される。これらの各プーリ２５
Ａ，Ｂ、２７Ａ，Ｂはほぼ同径に形成される。そ
して、プーリ２３Ａおよび２７Ａ間とプーリ２３
Ｂおよび２７Ｂ間とに、それぞれタイミングベル
ト２９Ａ，Ｂが掛け渡される。

したがつて、床面を走行させるときは、床面走
行用モータ２１Ａ，２１Ｂを駆動させてそれぞれ
車輪１３Ａ，１３Ａを回転駆動させ、タイミング
ベルト２９Ａ，Ｂを介して車輪１５Ｂ，１５Ｂを
各々回転駆動させる。床面を直線状に前進または
後退させる場合にはモータ２１Ａ，Ｂの回転数を
等しくし、曲げ走行させる場合にはモータ２１
Ａ，Ｂの回転数を相違させる。

次に連結機構４について説明する。

床面走行部５と壁面移動部９とを連結する連結
機構１１は、双方から伸ばしたアーム３１Ａ，３
１Ｂ，３３Ａ，３３Ｂと、これらのアームを回転
自在に連結するシヤフト３５とによつて形成され
る。このシヤフト３５は壁面移動部９側のアーム
３３Ａ，３３Ｂに固定され、床面走行部５側のア
ーム３１Ａ，３１Ｂはシヤフト３５のまわりに自
由に回転できるように形成されている。

このシヤフト３５にはウオームホイール３７が
固定され、このウオームホイール３７に、連結モ
ータ３９に連結されたウオーム４１が螺合され
る。このモータ３９は床面走行部５固着され、バ
ツテリー２０に接続される。したがつて、連結モ
ータ３９によりウオーム４１を回転させると、ウ
オームホイール３７が回転し、床面走行部５と壁
面移動部９が相対的にシヤフト３５のまわりに回
転して、折畳み拡開される。

第３図は壁面移動部９の構成を示す。

この壁面移動部９は、主として本体プレート４
３、スライドプレート４５および回転プレート４
７から構成される。

本体プレート４３の両端部には、一対のＵ字形
磁気吸着具４９Ａ，Ｂが固定される。これらのＵ
字形磁気吸着具４９Ａ，Ｂは、Ｕ字形のヨーク５
１と、ヨーク５１の両下端に固着された吸着部と
しての可撓磁極５３とから成り、ヨーク５１にコ
イル５５が巻き付けられる。可撓磁極５３は、可
撓性を有する変形自在の袋５７内に、流動性のよ
い金属粉等の磁性粉体５９を充填したものであ
り、袋５７は例えば人造皮革あるいはステンレス
鋼繊維布から形成される。

このような構成の磁気吸着具の原理を第４図を
参照して説明する。可撓磁極５３が可撓性の良好
は袋５７と流動性のよい磁性粉体５９から成るの
で、磁気吸着具４９を磁性体６１に押し付ける
と、可撓磁極５３は磁性体６１の表面が歪んでい
てもその曲面に沿つて密着する。この状態でコイ
ル５５に通電すると、ヨーク５１は電磁石とな
り、磁性粉体５９が磁化される。その結果、磁束
６３が発生し、磁気吸着具４９は磁性体６１に磁
気吸着する。磁気吸着具４９を磁性体６７から離
脱するときは、コイル５５の通電を切ればよい。

一方、第３図Ａに示すように、ヨーク５１の各
内側部には、チヤンネル状のガイドレール６５が
互いに平行に取り付けられる。さらに、本体プレ
ート４３の下側面に、ガイドレール６５とほぼ平
行にラツク６７が固着される。

また、スライドプレート４５はガイドレール６
５に摺動自在に支持される。このスライドプレー
ト４５の上面には直進用モータ６９が固着され、
このモータ６９により減速機７１を介してピニオ
ン７３が転動される。このピニオン７３はラツク
６７ら噛み合わされる。したがつて、直進用モー
タ６９を駆動させることによつて、本体プレート
４３とスライドプレート４５とがガイドレール６
５に沿つて相対的にスライド移動する。

さらに、スライドプレート４５の下面には方向
変換用モータ７５が固定される。このモータ７５
により、減速機７７を介してウオーム７９が回転
される。また、スライドプレート４５には、図示
しない軸受を介してシヤフト８１が支持される。
このシヤフト８１は本体プレート４３に対し垂直
方向に配設される。さらに、このシヤフト８１に
は、ウオーム７９に噛合されるウオームホイール
８３が固着されるとともに、下端部に回転プレー
ト４７が固定される。したがつて、方向変換用モ
ータ７５を駆動させることにより、スライドプレ
ート４５と回転プレート４７とが、シヤフト８１
を中心として相対的に回転移動する。

回転プレート４７は円板形状であり、この回転
プレート４７の下面に一対の半円形磁気吸着具８
５Ａ，Ｂが円盤状に配置される。半円形磁気吸着
具８５Ａ，Ｂは、その形状を除けばＵ字形磁気吸
着具４９Ａ，Ｂと同様に構成される。つまり、半
円形のヨーク８７の両端部には吸着部としての可
撓磁極８９が設けられ、中央部にコイル９１が巻
き付けられる。可撓磁極８９は可撓性のよい袋９
３と流動性の良好な磁性粉体９４から形成され
る。そのため、半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂは、
第５図に示すように磁性体壁面７が歪んでいて
も、可撓磁極８９を壁面に密着させた後コイル９
１に通電させることにより、その壁面に磁気吸着
する。

壁面移動部９は、以上説明したように、本体プ
レート４３とスライドプレート４５との相対的な
スライド移動、スライドプレート４５と回転プレ
ート４７との相対的な回転移動、磁気吸着具４９
Ａ，Ｂおよび８５Ａ，Ｂの磁気吸着を組み合わせ
ることにより、第５図Ａ〜Ｄに示すように歪んだ
磁性体壁面７上をも自在に移動可能に構成され
る。なお、第５図Ａは磁性体壁面が凹面、Ｂは凸
面、Ｃは歪んだ曲面、Ｄは小突起９５のある曲面
の場合である。

ところで、直進用および方向変換用モータ６
９，７５および磁気吸着具４９Ａ，Ｂ、８５Ａ，
Ｂのコイル５５，９１への電力は、第１図の接続
ケーブル９７を介してバツテリー２０により供給
される。また、床面走行部５の床面走行用モータ
２１Ａ，Ｂ、連結機構１１の連結モータ３９、壁
面移動部９の直進用および方向変換用モータ６
９，７５、さらにＵ字形磁気吸着具４９Ａ，Ｂや
半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂの各制御は、床面移
動部５に搭載された制御装置９９（第２図）によ
つて行なわれる。

次に、第６図〜第９図を参照して作用を説明す
る。

第６図は、床面走行部５と壁面移動部９とを組
み合わせた走行装置１が床面３から磁性体壁面７
へ移るときの様子を示している。

床面３から磁性体壁面７に移る場合は、まず、
床面走行部５の車輪１３Ａ，１３Ｂ，１５Ａ，１
５Ｂを回転させて、折り畳まれた走行装置１を磁
性体壁面７に適当な位置まで近づける。次に、連
結機構１１の連結モータ３９を回転させて、壁面
移動部９をシヤフト３５を中心として回転させ、
同図Ａに示すように、Ｕ字形磁気吸着具４９Ａ，
Ｂおよび半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂを磁性体壁
面７に密着させる。そしてコイル５５，９１に通
電し、磁気吸着具４９Ａ，Ｂ、８５Ａ，Ｂを磁性
体壁面７に磁気吸着させる。その後、連結機構１
１により同様にして床面走行部５を壁面移動部９
の背面まで回転させ、同図Ｂに示すように、走行
装置１を磁性体壁面７に乗り移らせる。

第７図Ａ，Ｂ，Ｃは、壁面移動部９が磁性体壁
面７上を移動する様子を示す。

ＡはＵ字形および半円形磁気吸着具４９Ａ，
Ｂ、８５Ａ，Ｂによつて壁面移動部９が磁性体壁
面７に磁気吸着している状態を表わしている。こ
の状態からＵ字形磁気吸着具４９Ａ，Ｂのコイル
５５への通電を切り、その磁気吸着を解除して、
半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂのみで壁面移動部９
を吸着保持させる。次に直進用モータ６９を駆動
させて、本体プレート４３の図の上方にスライド
移動させる。その後、再びＵ字形磁気吸着具４９
Ａ，Ｂのコイル５５へ通電し、Ｕ字形磁気吸着具
４９Ａ，Ｂを磁性体壁面７に磁気吸着させる。こ
の状態をＢに示す。

次に、Ｂの状態から、半円形磁気吸着具８５
Ａ，Ｂのコイル９１への通電を切つて磁気吸着を
解除し、Ｕ字形磁気吸着具４９Ａ，Ｂのみで壁面
移動部９を吸着保持させる。その後、直進用モー
タ６９を駆動させてスライドプレート４５を図の
上方にスライド移動させる。そして、再び半円形
磁気吸着具８５Ａ，Ｂのコイルへ通電し、半円形
磁気吸着具８５Ａ，Ｂを磁性体面に磁気吸着させ
る。この状態をＣに示す。このようにＡからＣま
での動作を順次繰返すことにより壁面移動部９は
磁性体壁面７上を前進する。逆に、ＣからＢを経
てＡまでの動作を繰返すことにより、壁面移動部
９は磁性体壁面７を後退する。

第８図Ａ，Ｂは壁面移動部９が磁性体壁面７上
で向きを変える様子を示す。Ａは、壁面移動部９
がＵ字形および半円形磁気吸着具４９Ａ，Ｂ、８
５Ａ，Ｂによつて磁性体壁面７に磁気吸着してい
る状態を表わしている。この状態からＵ字形磁気
吸着具４９Ａ，Ｂのコイルへの通電を切つてこの
Ｕ字形磁気吸着具４９Ａ，Ｂの磁気吸着を解除
し、半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂのみで吸着保持
させる。次に、方向変換モータ７５を駆動させて
本体プレート４３を必要な角度だけ回転させる。
その後、再びコイル５５へ通電して磁気吸着具４
９Ａ，Ｂを磁性体壁面７に磁気吸着させる。この
状態をＢに示す。このようにして、壁面移動部９
は磁性体壁面７上で方向変換し向きが変わる。

第９図Ａ，Ｂは、走行装置１が磁性体磁性体壁
面７から床面３に移るときの様子を示している。

磁性体壁面７から床面３に移る場合は、床面３
から磁性体壁面７に移る動作の逆で、まず壁面移
動部９を同図Ａの状態から床面３に適当な位置ま
で接近させる。次に、連結機構１１を作動させて
床面走行部５を回転させ、床面３に車輪１３Ａ，
Ｂ、１５Ａ，Ｂを接触させる。そして、コイル５
５，９１への通電を切り、Ｕ字形磁気吸着具４９
Ａ，Ｂおよび半円形磁気吸着具８５Ａ，Ｂの磁気
吸着を解除した後、再び連結機構１１を作動させ
て、壁面移動部９を床面走行部５の背面まで回転
させる。こうして、走行装置１を磁性体壁面７か
ら床面３へ移行させる。

上記実施例によれば、走行装置１は、床面走行
部５と壁面移動部９とを連結機構１１を介して一
体化さて構成され、床面３に対しては床面走行部
５により、磁性体壁面７に対しては壁面移動部９
によりそれぞれ移動し得ることから、人の介在な
しに床面３および磁性体壁面７間を自力で乗り移
ることができる。したがつて、この走行装置を、
原子力発電プラントにおいて鋼鉄製構造物表面を
移動しながら点検、検査作業を行なうロボツトの
走行装置に適用することにより、各種作業の全遠
隔操作化を達成することができ、作業員のより一
層の被曝低減を図り、作業の省力化を図ることが
できる。

また、走行装置１の壁面移動部９には、磁性体
壁面７の形状に応じて自在に変形し得る可撓磁極
５３，８９を吸着部とする磁気吸着具４９Ａ，
Ｂ、８５Ａ，Ｂが用いられていることから、磁性
体壁面７が凹面、凸面、歪んだ曲面、湾曲した曲
面などがあつても、その曲面に沿つて密着した磁
気吸着が可能となる。その結果、十分な磁気吸着
力が得られ、様々な形状の磁性体壁面７を移動す
ることができる。

〔発明の効果〕 以上のように、この発明に係る走行装置によれ
ば、床面走行部は車輪を備えて床面を自力走行可
能に構成され、壁面移動部は壁面に吸着可能な二
組の磁気吸着具が２次元方向に移動自在に設けら
れて壁面を自力走行可能に構成され、連結装置は
上記床面走行部と壁面走行部とを相互に折畳自在
に連結したものであることから、床面および壁面
間の人の介在なしに自力で乗り移ることができ、
かつ床面のおよびいかなる形状の壁面をも自在に
走行することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る走行装置の一実施例の
全体構成を示す斜視図、第２図Ａはこの走行装置
を上から見た透視図、第２図Ｂは走行装置を側面
から見た透視図、第３図は第１図の走行装置の壁
面移動部の分解斜視図、第４図は磁性粉体による
磁気吸着の原理図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄはそれ
ぞれ形状の異なる磁性体壁面に壁面移動部が吸着
している状態を示した図、第６図Ａ，Ｂは第１図
の走行装置が床面から磁性体壁面へ乗り移るとき
の説明図、第７図Ａ，Ｂ，Ｃは走行装置の壁面移
動部が磁性体上を移動する様子を示す背面図、第
８図Ａ，Ｂは壁面移動部が磁性体壁面上で向きを
変える様子を示す背面図、第９図Ａ，Ｂは走行装
置が磁性体壁面から床面へ乗り移るときの説明図
である。 １……走行装置、３……床面、５……床面走行
部、７……磁性体壁面、９……壁面移動部、１１
……連結機構、１３Ａ，Ｂ、１５Ａ，Ｂ……車
輪、４３……本体プレート、４５……スライドプ
レート、４７……回転プレート、４９Ａ，Ｂ……
Ｕ字形磁気吸着具、５３，８９……可撓磁極、５
７，９３……袋、５９……磁性粉体、６９……直
進用モータ、７５……方向変換モータ、８１……
シヤフト、８５Ａ，Ｂ……半円形磁気吸着具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車輪を備えて床面を自力走行可能に構成され
   た床面走行部と、壁面に吸着可能な二組の磁気吸
   着具が２次元方向に移動自在に設けられて壁面を
   自力走行可能に構成された壁面移動部と、上記床
   面走行部と壁面走行部とを相互に折畳自在に連結
   する連結装置とを有することを特徴とする走行装
   置。 ２ 壁面移動部の一組の磁気吸着具がその壁面移
   動部の一側面に固着され、他方の組の磁気吸着具
   が前記側面に対しスライド移動自在でかつその側
   面に垂直な軸回りに回転自在に設けられた特許請
   求の範囲第１項記載の走行装置。 ３ 壁面移動部の二組の磁気吸着具は電磁式磁気
   吸着具であり、その吸着部が変形自在な可撓性容
   器内に流動性のよい磁性粉体を充填して構成され
   た特許請求の範囲第１項記載の走行装置。