JPH05221311A

JPH05221311A - 移動式点検ロボット

Info

Publication number: JPH05221311A
Application number: JP4029773A
Authority: JP
Inventors: Keiji Tanaka; 敬二田中; Tatsuyuki Omote; 龍之表; Yutaka Yonetani; 豊米谷; Masaki Takahashi; 正樹高橋; Takeshi Kido; 剛城戸; Tetsuo Wake; 哲郎和気; Tomiji Yoshida; 富治吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-17
Filing date: 1992-02-17
Publication date: 1993-08-31
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: US5351621A; JP2758526B2

Abstract

(57)【要約】【目的】移動式点検ロボットにおいて、ロボットの通過
断面積を小さくして小型化を図り、適用可能範囲を広く
できるようにする。【構成】コ形レール１００の内部に上下ガイドローラ６
ａ，６ｂ，８と、サイドローラ７ａ〜７ｄ，９ａ〜９ｄ
とを２つの台車１，２の各々に設置する。台車１と台車
２はステアリング軸を介して連結プレート５で接続し、
台車１に駆動輪としてのスプロケット１６とその駆動モ
ータ１０を取付け、スプロケットもレールの内部に配置
する。台車２にはアンテナ７０と集電子６１を設け、連
結プレート５に制御回路部８０と雲台４３Ａを介してセ
ンサユニット５０を搭載する。雲台の旋回モータ２０と
俯仰モータ３０は各々旋回及び俯仰時のデッドスペース
に配置する。レール１００の内面上部には、チェーン１
０１とトロリー線１０２、アンテナ線１０３が張られて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動式点検ロボットに係
わり、特に小型化に適した移動式点検ロボットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭６０−２３００９４号公報
「原子炉の監視装置」に記載のように、点検ルートにレ
ールを布設しておき、そのレールに沿って走行台車を走
らせ、走行台車には、各種センサを組み合わせたセンサ
ユニットを雲台を介して取り付け、点検・監視の作業効
率を上げるためのいわゆる移動式点検ロボットの概念は
公知である。

【０００３】また、このような移動ロボットの走行機構
として、特開昭５０−２１３５６２号公報「荷搬送設
備」に記載のように、レールの上下方向に走行をガイド
する左右１対のガイドローラと、ガイドローラの前後に
配置され、レールの左右に走行をガイドする前後２対の
サイドローラとを２つの台車のそれぞれに設置し、この
２つの台車を互いに平行なステアリング軸を介して各々
独立に回転可能に連結部材に接続し、水平に曲がったレ
ールとの干渉を避けるようにしたものが公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−２３００９４号公報に記載の従来技術では、点検
ロボットを実際に原子力発電所等の施設に導入する際に
狭い空間へも取り付けられるようにし、点検ロボットの
適用可能範囲を広くするためにロボットの通過断面積や
雲台の旋回半径を小さくする等という、小型化を図ると
いう点については、あまり考慮されていなかった。

【０００５】また、特開昭５０−２１３５６２号公報に
記載の従来技術では、駆動機構としてはガイドローラ及
びサイドローラの上方に摩擦ローラを配置し、この摩擦
ローラをレール側面に押し付けて駆動する方式であった
ため、摩擦ローラの配置位置自体が走行機構を大型化
し、かつ駆動力を増すためには大きな押付力が必要とな
り、そのための付勢手段も必要となり、この点からも小
型化には不向きであった。すなわち、この従来技術にお
いても小型化を図るという点については、あまり考慮さ
れていなかった。

【０００６】本発明の目的は、点検ロボットの通過断面
積を小さくし、その適用可能範囲を広くすることのでき
る小形の移動式点検ロボットを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、コ形レールを走行する走行機構にセンサ
ユニットを雲台を介して取り付け、地上に設置した操作
盤にて遠隔操作又は自動運転を行う移動式点検ロボット
において、前記走行機構として、前記コ形レールの内部
でレールの上下方向に走行をガイドする左右１対のガイ
ドローラと、前記ガイドローラの前後に配置され、前記
コ形レールの内部でレールの左右に走行をガイドする前
後２対のサイドローラとを２つの台車のそれぞれに設置
し、前記２つの台車を互いに平行なステアリング軸を介
して各々独立に回転可能に連結部材に接続すると共に、
前記２つの台車の一方の上部で前記前後２対のサイドロ
ーラの中間位置に、前記コ形レールの中心を駆動する走
行駆動輪としてのスプロケットを配置し、前記コ形レー
ルの内部上面の中央に前記スプロケットが噛み合うチェ
ーンを設置したものである。

【０００８】好ましくは、前記スプロケットを駆動する
ためのモータは該スプロケットと同じ台車に取り付け
る。また、好ましくは、前記コ形レールの内部でもう一
方の台車の上部に受電装置、無線通信装置のアンテナか
つ／または他の制御装置を取り付ける。この場合、前記
受電装置と無線通信装置のアンテナを前記台車の上部で
前記前後２対のサイドローラの中間位置に配置し、前記
コ形レールの内部上面の中央に設置したチェーンの左右
の一方の側にトロリー線を、他方の側に無線通信用のア
ンテナ線を張ることが好ましい。

【０００９】また、好ましくは、前記前後２対のサイド
ローラは互いに垂直方向にオフセットしている。

【００１０】更に好ましくは、前記２つの台車の一方に
門型雲台を旋回可能に取付け、前記門型雲台に前記セン
サユニットを俯仰可能に取付け、旋回モータ及び俯仰モ
ータをそれぞれ前記門型雲台の旋回時及び俯仰時のデッ
ドスペースに取り付ける。この場合、前記門型雲台を前
記一方の台車のステアリング軸の前方に配置することが
好ましい。

【００１１】また、好ましくは、前記走行機構の各々の
台車にフレキシブルシャフト又は弾性部材を介して別の
台車を取り付ける。この場合、最前部の台車及び最後部
の台車に衝突センサ及び衝突ダンパを取り付けることが
好ましい。

【００１２】更に好ましくは、上記コ形レールを保持す
るホルダにおいて、コ形レールを外側から覆うように保
持する保持部材の上部に少なくとも３本以上の長ボルト
を取付け、その長ボルトをレール長手方向と直角方向の
レールの据付誤差やレールの熱膨張を吸収できるように
固定する。

【００１３】また、好ましくは、上記コ形レールの継手
機構において、２本のレールを継ぎ合わせた部分を外側
から覆うようにかぶせた分割又は一体型の継手部材を、
レール内面が滑らかとなるようにレールの両側面の内側
からボルトで固定する。

【００１４】更に好ましくは、この継手機構により形成
されたレール継手部よりトロリー線あるいは無線通信用
のアンテナ線をレールの外側へ引出し、コネクタ接続す
る。

【００１５】

【作用】本発明の特徴は、まず、走行機構においては、
コ型レールの内部に上下左右に安定にガイドするための
ガイドローラ及びサイドローラ並びに走行駆動輪を配置
したことにある。ガイドローラ、サイドローラ及び走行
駆動輪が全てコ型レールの内部に収納されているので、
もともとレールそのもので必要なレール断面の幅×高さ
のスペースだけで十分であり、ガイドローラによって、
新たな通過断面積の増加を伴わないので走行機構の小型
化が図れる。また、サイドローラは上下方向をガイドす
るガイドローラの前後に配置し、さらに２台の台車をス
テアリング軸を介して連結した。このことにより、上下
に曲がったり左右に旋回するレールにおいても、ガイド
ローラ以外の部分はレールに接触することなく滑らかに
ガイドできる。また、走行駆動輪は台車上部のサイドロ
ーラの中間位置にレールの中心を駆動するように設け
た。これは、レール上面の中心を駆動することにより、
駆動力を台車の進行方向に作用させることができるた
め、安定に、効率よくドライブでき、又取付位置がサイ
ドローラの中間位置であるから、左右の旋回レールの部
分においても常にレールの中心を駆動することができ
る。また、駆動輪をスプロケットとし、レール内部の上
面にチェーンを張ることによって、スプロケットに回転
力を付与するだけですべり等の生じることのない確実な
駆動を容易に行うことができる。レール内部の上面に張
ったチェーンも、もともとあるレールの断面積内に収納
されるものであるので小型化が図れる。以上の小型な走
行機構を用いて点検ロボットを組み立てることにより、
通過断面積の小さな小型の点検ロボット得ることができ
る。

【００１６】また、スプロケットを駆動するモータを同
じ台車に取り付けることによって、モータをコ型レール
内部に全て又は部分的に収納配置でき、走行機構の更な
る小型化が可能となる。また、駆動輪を設けた台車以外
のもう一方の台車の上部に受電装置や無線通信装置のア
ンテナあるいは他の制御装置を取り付けることによっ
て、コ型レール内部のスペースを有効に活用でき、その
分、連結部材の下に搭載するものが少なくなるので、ロ
ボット本体の更なる小型化が可能となる。

【００１７】また、チェーンを張った中央の両側にトロ
リー線と無線通信用のアンテナ線を張り、その台車には
前後に設けたサイドローラの中間位置に集電子と無線通
信装置のアンテナを設けることにより、取付位置がサイ
ドローラの中間位置であるため、左右の旋回レールの部
分においても集電子とアンテナは常にトロリー線とアン
テナ線の真下に位置しており、安定な受電と安定な通信
を容易に実現することができる。

【００１８】また、ロボットはレールの下方に位置する
ため、上方に曲がったレールの曲がりは大きくとれる
が、下方に曲がったレールの曲がりはロボットとの干渉
を避けるため大きくとれない。前後２対のサイドローラ
を互いに垂直方向にオフセットさせることにより、上方
と下方で曲がりの異なるレールに対して干渉を起こすこ
となく、ガイドすることが可能となる。

【００１９】また、門型雲台においては、旋回モータや
俯仰モータを旋回時あるいは俯仰時のデッドスペースに
取り付けることにより、もともと旋回、俯仰スペースと
して必要な空間を、設置するモータによって広くさせる
ことはなく、雲台の小型化、ひいてはロボット本体の通
過断面積を小さくすることが可能となる。以上の小型な
走行機構と雲台とを組み合せて、点検ロボットを組み立
てることにより、通過断面積が小さく旋回半径の小さな
小型の点検ロボット得ることができる。

【００２０】さらに、門型雲台を台車のステアリング軸
の前方に配置することによって、後部に広にスペースが
できるので、ロボット本体の制御回路等を搭載すること
ができ、かつ雲台の旋回軸を通して出てきたケーブルを
ステアリング軸を通して後部の制御回路へ導くことがで
きるので、ケーブルが大きくねじれたり、新たなケーブ
ル配線スペースを必要とせず、ロボット内の配線をまと
めることができる。ケーブルが、整然とまとまれば、物
の近くを通過するときにケーブルがひっかかること等を
考慮して、通過断面積を広く確保しておく必要もなくな
り、通過断面をより一層小さなものとできる。

【００２１】また、走行機構の各々の台車にフレキシブ
ルシャフト又は弾性部材を介して別の台車を取り付ける
ことにより、別の台車はレールの断面寸法内に収納され
るので新たに通過断面を大きくすることなく、各種機器
や制御回路を取り付けるスペースを増やすことができ
る。ここで、台車に衝突センサや衝突たダンパを設けれ
ば、連結部材の下部に搭載する雲台やセンサユニット及
び制御回路等がレールの端部あるいはもう１台の別のロ
ボットとのそれと衝突する前に、確実に衝突することを
検出したり衝突時の衝撃を緩衝させることができ、かつ
そのためにロボット本体が大きくなることはなく、小型
な点検ロボットを得ることができる。

【００２２】また、コ型レールを保持するレールホルダ
については、コ型レールを外側から覆うように保持し、
その保持部材をレールの長手方向と直角方向に誤差等を
吸収できるようにした。レール長手方向の誤差等は、レ
ールとレールを覆うように保持している保持部材との摺
動で吸収できるので、レール長手方向と直角方向に誤差
を吸収できるようにしておけば、レール長手方向を前後
とした時に、前後左右あるいは前後上下に誤差等を吸収
できるホルダを容易に得ることができる。レールと保持
部材とで長手方向の誤差を吸収するので吸収機構が１自
由度分少なくて済み、レール布設に必要なスペースを小
さくすることができる。３本以上の長ボルトを使用する
ことにより、前後左右の剛性を高くすることができ、原
子力発電所等に布設する場合の耐震性を十分に確保する
ことができ、またボルトをダブルナットで締め付ける位
置を調整すれば、上下方向の据付誤差はここで容易に吸
収できる。

【００２３】また、コ型レールの継手機構においては、
継手部材を２本のレールの継ぎ合せ部分を外側から覆う
ようにかぶせることによってレールをひと回り大きくし
た寸法増加のみにて、上下左右の曲げに対する剛性を容
易に確保することができる。また、前後方向の接続ボル
トをコ型レールの両側面に設けることによって、上下方
向にロボットの自重を支えるガイドローラが接触する面
は、何もない滑らかな面を確保でき、サイドローラにつ
いても、両側面を接続ボルトを組み上げた状態で滑らか
になるようにすることにより、走行機構の走行抵抗を大
きくすることもない。また、レール継手部においてトロ
リー線やアンテナ線をレールの外側へ引き出し、コネク
タ接続することにより、原子力発電所などの狭い場所に
布設したレールがじゃまになるように場合に、全部のト
ロリー線とアンテナ線をその都度張りなおす必要はな
く、その部分のレールのみを容易に着脱することができ
るようになる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本実施例の移動式点検ロボットの側面図を示
し、図２はその平面図を示し、図３は走行レールの断面
図を示し、図４は図１の雲台部のＩＶ−ＩＶ線断面を示
す。

【００２５】本実施例の移動式点検ロボットは２つの台
車１，２を有し、台車１にはコ形レール１００の上下方
向をガイドする１対のガイドローラ６ａ，６ｂが設けて
あり、その前後に２対のサイドローラ７ａ，７ｂおよび
７ｃ，７ｄが設けてある。台車２にも同様に１対のガイ
ドローラ８ａ，８ｂ及び前後２対のサイドローラ９ａ，
９ｂ及び９ｃ，９ｄが設けてある。また、サイドローラ
は前後で上下方向にオフセットしている。すなわち、台
車１の後方のサイドローラ７ａ，７ｂは前方のサイドロ
ーラ７ｃ，７ｄより上方に位置し、台車２の前方のサイ
ドローラ９ｃ，９ｄは後方のサイドローラ９ａ，９ｂよ
り上方に位置している。

【００２６】台車１には、さらに走行駆動輪としてのス
プロケット１６と走行モータ１０が取り付けられて、走
行モータ１０からの動力は歯車１１，１２，１３，１
４，１５を介してスプロケット１６に伝達される。スプ
ロケット１６は台車１の上部で前後２対のサイドローラ
７ａ，７ｂおよび７ｃ，７ｄの中間に位置している。

【００２７】台車２の上部には、受電装置としての１対
の集電子６１と無線通信装置のアンテナ７０が設けてあ
る。本実施例では、接触給電の信頼性を確保するために
もう１対の集電子６２も台車２に取り付けてある。な
お、この台車上部には必要であればその他の制御装置も
配置することができる。

【００２８】台車１及び台車２は、ベアリング３及び４
でガイドされるステアリング軸３Ａ，４Ａを介して、連
結プレート５により接続されている。連結プレート５に
は、台車２のステアリング軸４Ａより前方の位置に雲台
４３Ａが取り付けられ、後方に制御回路部８０が搭載さ
れている。

【００２９】雲台４３Ａは、連結プレート５の先端にベ
アリング５ａでガイドされる旋回軸５ｂを介して接続さ
れた、門型をしている旋回フレーム４３を有し、旋回フ
レーム４３には、俯仰軸４１，４２が回転可能に取り付
けられている。俯仰軸４１及び４２は、俯仰フレーム４
０に付いている回転軸であり、軸受で支持されていても
よいが、ここでは図示を省略している。俯仰フレーム４
０には着脱が容易なようにセンサユニット５０が装着さ
れている。また、旋回フレーム４３の側面には旋回モー
タ２０が取り付けられており、旋回の駆動力は旋回モー
タ２０から歯車２１，２２，２３を介して、連結プレー
トと５に固定されている歯車２４に伝達される。旋回モ
ータ２０は、旋回フレーム４３が作る最大旋回半径の内
側、すなわち旋回フレーム４３の旋回時のデッドスペー
スとなる位置に取り付けられている。俯仰フレーム４０
の上部には俯仰モータ３０が取り付けられており、俯仰
の駆動力は俯仰モータ３０から歯車３１を介して旋回フ
レーム４３に固定されている歯車３２に伝達される。俯
仰モータ３０も、俯仰フレーム４０が作る最大旋回半径
の内側、すなわち俯仰フレーム４０の旋回時のデッドス
ペースとなる位置に取り付けられている。

【００３０】レール１００の内部の上面には、中央にチ
ェーン１０１がチェーンホルダ１０１ａによって取り付
けられ、チェーン１０１の左右の一方の側にトロリー線
１０２がトロリー線ホルダ１０２ａによって、他方の側
に無線通信用のアンテナ線１０３がアンテナ線ホルダ１
０３ａによって取り付けられている。チェーン１０１に
はスプロケット１６が噛み合い、トロリー線１０２には
集電子６１が摺動接触し、アンテナ線１０３はアンテナ
７０と対面する。

【００３１】以上のように構成した本実施例において、
走行モータ１０が回転すれば、その回転はスプロケット
１６に伝達し、スプロケットがチェーン１０１と噛み合
うことにより、走行台車１，２はレール１００に沿って
前進、後退をすることができる。

【００３２】このとき、上記のように台車１，２を連結
し、ガイドローラ及びサイドローラを配置したことか
ら、図２のロボット平面図に示すように、レール１００
が水平に曲がっている時でも、ガイドローラ６ａ，６
ｂ，８ａ，８ｂ及びサイドローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７
ｄ，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ以外はレール１００と接触
することなく完全にガイドされている。また、スプロケ
ット１６、集電子６１、アンテナ７０を上記のように配
置したことから、スプロケット１６とチェーン１０１の
位置関係とアンテナ７０とアンテナ線１０３の位置関係
と集電子６１とトロリー線１０２の位置関係が常に一定
に保たれている。

【００３３】また、図１においてレール１００は水平の
みでなく、１００ａ，１００ｂのように垂直に曲がって
いてもロボットはチェーン１００にスプロケット１６を
ひっかけて走行するため走行することができ、ガイドロ
ーラ及びサイドローラは、上下、左右にガイドしている
のでその時も完全にガイドすることが可能である。

【００３４】また、ロボットはレール１００の下方に位
置するため、上方に曲がったレール１００ａの曲がりは
大きくとれるが、下方に曲がったレール１００ｂの曲が
りはロボットとの干渉を避けるため大きくとれない。す
なわち、上方に曲がったレール１００ａの半径は小さく
なり、下方に曲がったレール１００ｂの半径は大きくな
る。このため、サイドローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及
び９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを全て同じ高さに配置した場
合は、最後部のサイドローラ７ａ，７ｂ及び最前部のサ
イドローラ８ｃ，９ｄがレール１００ａの内部下面と干
渉する恐れがある。本実施例では、サイドローラを前後
で上下方向にオフセットしているので、このような干渉
を生じることなくガイドすることが可能である。なお、
ガイドローラ及びサイドローラ以外の部分は、レール１
００がレール１００ｂのように下方に曲がっている場合
にも、レール１００ｂに干渉することのないように配置
されている。

【００３５】集電子６１以外にもう１対集電子６２を設
ける場合には、上下方向の所要ストロークが小さくてよ
い台車１又は２の内側に設けるのがよい。但し、前後２
対のサイドローラの中間位置以外に設けた集電子６２
は、上下平行移動、左右平行移動と上下回転の３自由度
を有したものである必要がある。前後２対のサイドロー
ラの中間位置に設けられ、トロリー線１０２との左右方
向の位置関係が常に一定の集電子６１は、上下平行移動
と、上下回転の２自由度を有していれば、基本的に十分
である。また、集電子６１は上下平行移動のストローク
が少なくてよいので、コンパクトな直動型の集電子を利
用できる。一方、集電子６２は、より大きな上下平行移
動のストロークが必要であり、さらに左右平行移動の自
由度も持たせるとなるとアーム型の集電子を利用するの
が望ましい。

【００３６】雲台４３Ａは、旋回モータ２０が回転すれ
ば、歯車２１，２２，２３を介して回転力は連結プレー
ト５に固定された歯車２４に加えられ、その反力で旋回
フレーム４３が連結プレート５に対して旋回する。ここ
で、旋回モータ２０は、旋回フレーム４３が作る最大旋
回半径の内側、すなわちデッドスペースに配置されてい
るので、小型化が可能である。俯仰モータ３０について
も同様である。俯仰回転におけるデッドスペースは、俯
仰フレーム４０の下部にもあるが、ここに俯仰モータ３
０を付けると通過断面の高さ寸法に影響するので、望ま
しくない。一方、旋回モータ２０は、走行中は図１に示
すような姿勢となるため、通過断面積に影響を与えるこ
とはない。

【００３７】本実施例におけるセンサユニット５０は、
ズームレンズ付の可視カメラと赤外線カメラとマイクロ
ホンを内蔵しており、可視影像と赤外線影像とは、地上
からの切替信号によりロボット側で切替えるようになっ
ている。従って、通信装置はビデオ信号１ｃｈと音声信
号１ｃｈの送信とデータの送信１ｃｈと指令信号の受信
１ｃｈの計４ｃｈの通信を１つのアンテナ７０と１本の
アンテナ線１０３を介して行うため、当然多重化が図ら
れている。センサユニット５０から出てくるケーブル、
電線類は、俯仰軸４２の内部を通って旋回フレーム４３
の内部を通って旋回軸５ｂの中空部分から上に出し、台
車２のステアリング軸４Ａの中空部分を通して後部の制
御回路部８０へ接続されている。

【００３８】ここで、制御回路部８０がさらに小型にな
った場合には、走行モータ１０を垂直に立ててもよい。
図１に示す走行モータ１０の角度は、レール１００との
干渉を避けるために斜め下へとび出させているが、制御
回路部８０の取付スペースをできるだけ広くとれるよう
に下へ向ける角度はできる限り小さくしている。また、
制御回路８０が小型になった場合には、雲台４３Ａを台
車１と台車２の中間位置に搭載し、ロボット本体をより
小型なものとしてもよい。

【００３９】以上のように本実施例によれば、図３に示
すようにコ型レール１００の内部にガイドローラ、サイ
ドローラを初めとし、スプロケット１６、集電子６１，
６２、アンテナ７０、トロリー線１０２、集電子６１、
アンテナ線１０３等を収納するので、非常に小型なロボ
ットを得ることができる。また、旋回モータ２０及び俯
仰モータ３０をデッドスペースに配置するので、更なる
小型化が可能である。

【００４０】また、レール１００の下部スペースをガイ
ドローラ等のために用いていないので、図３に示すよう
に、別途、ロボットを冷却するための冷却ホース１８０
等をそのスペースに設置することができる。冷却ホース
１８０は、非常に高温雰囲気に本ロボットを走らせる場
合に、走行レール周辺のみその雰囲気温度を低くさせる
ために冷却空気等を通すホースのことである。冷却ホー
ス１８０には、ところどころにノズル１８１，１８２が
設けてあり、そこからロボットの通過する雰囲気のみへ
冷却空気を拡散噴出させることができ、エアーカーテン
のようにロボット本体の通過する空間のみ、回りの雰囲
気温度より低い温度にすることも可能である。また、常
時、冷却空気を出しておく必要はなく、ロボットが通過
する時に、その部分のみの系統のホースに冷却空気を注
入するようにしてもよい。

【００４１】図５は、旋回モータを後部に配置した雲台
の変形例の側面図である。旋回フレーム４３ａの一部４
３ｂを後部に伸ばして旋回モータ２０を取り付けてい
る。この方式は、センサユニット５０ａ及び俯仰フレー
ム４０ａが幅が小さく長さが長い場合に有効である。す
なわち、長さが長いため、走行中はセンサユニット５０
ａが正面を向いた姿勢で走行する。このため、雲台の旋
回フレーム４３ａの側面のデッドスペースを用いて旋回
モータ２０を取り付けると、通過断面の幅寸法をモータ
の分だけ大きくしてしまう。このような場合には。図５
に示すごとく後部のデッドスペースを用いて、旋回モー
タ２０を取り付けるのが望ましい。図１及び図２に示す
ような雲台は、幅が長く長さの短いセンサユニット５０
の場合に適したものである。

【００４２】図６は、ロボットに衝突センサを付けた場
合の実施例の側面図を示す。台車１及び台車２には、各
々フレキシブルシャフト９０ａ，９０ｂを介して別な台
車９１ａ及び９１ｂが接続されている。台車９１ａに
は、上下方向をガイドするガイドローラ９２ａ，９３ａ
が左右の両側に設けてあり（図では片側のみ示す）、サ
イドローラ９４ａ，９５ａがやはり同様に各々のガイド
ローラの前後の左右両側に設けてある。台車９１ｂにも
同様に、ガイドローラ９２ｂ，９３ｂ及びサイドローラ
９４ｂ，９５ｂが設けてある。これらの台車９１ａ，９
１ｂは、下部に雲台や制御回路を搭載しないでよいた
め、必ずしも分割構造とし、ステアリング軸を介して連
結プレートを設ける必要はない。ただし、レールの上下
の曲り及び左右の旋回部において、ガイドローラがうま
く機能するように配置する必要はある。また、台車９１
ａ，９１ｂの最前部及び最後部には、衝突センサ９６
ａ，９６ｂを設けている。この衝突センサ９６ａ，９６
ｂの信号でロボットは停止し、衝突している方向へは走
行しないようなインターロックを制御回路部８０の中に
設けている。従って、レール端部をふさいでおくだけ
で、ロボットがレール端部まで走行してくるとその側の
衝突センサ９６ａ又は９６ｂが作動して、ロボットを安
全に止めることができる。また、図１１に示すように２
台のロボットを同じレール上を走行させる場合（後述）
には、ロボットとロボットが互いに衝突する前にこの衝
突センサが作動しロボット本体の衝突を安全に回避する
ことができる。

【００４３】ここで、衝突センサ９６ａ，９６ｂには、
衝突時の衝撃を緩らげるための緩術機能を持たせておい
てもよい。また、ここで用いるフレキシブルシャフト９
０ａ，９０ｂは、長手方向には曲がりにくく、上下、左
右には曲がりやすく、外力が作用していない時には真っ
すぐになるような剛性を持ったばねの棒のようなものが
望ましい。また、台車９１ａ又は９１ｂの上部にアンテ
ナ７０や集電子６１あるいは他の制御機器を搭載しても
かまわない。また、さらに台車９１ａ，９１ｂと同じも
のをさらに数台連結し、積極的に制御機器等を搭載し、
連結プレート５の下に搭載する制御回路部８０の小型化
を図ってもよい。台車９１ａ，９１ｂのような台車の上
部又は下部に機器を搭載する場合は、これらがレール１
００の内部に位置するため外から見えないとともに、通
過断面積への影響もない。また、衝突センサ９６ａ，９
６ｂ等からの信号ケーブルは、フレキシブルシャフト９
０ａ，９０ｂの外側に螺旋状にまきつけてもよいが、内
部を通すようにするのが望ましい。

【００４４】次に、コ形レールの取付構造の実施例を説
明する。図７は、走行レールの１軸フリーホルダを示
し、図８は走行レールの多軸フリーホルダを示す。レー
ル１００を覆うようにレール保持部材１１０を設け、保
持部材１１０には長ボルト１１２が４本、ナット１１１
によって締め付けられている。また、長ボルト１１２は
柱や梁などのサポート１２０に溶接又はボルト締めで取
り付けられるプレート１１５にナット１１４及びナット
１１３により締め付けられている。プレート１１５に
は、レールと直角方向に長穴が開けてあるので、長穴の
方向の据付誤差は、ナット１１３，１１４の締付け時に
吸収し、調整することができる。また、上下方向の据付
誤差も長ボルト１１２を締め付ける位置を調整すること
で吸収することができる。また、レール長手方向の据付
誤差は、レール１００と保持部材１１０との間で吸収す
ることができる。

【００４５】また、図８に示すように、長ボルト１１２
をカラー１１８とスライドプレート１１５ａ，１１５ｂ
を介してナット１１３，１１４で、プレート１１５と微
小ギャップを確保して締付けることにより、締付けた後
もプレート１１５の長穴の分だけはレールと直角方向に
スライドすることができ、ここでレールの熱膨張による
変形を吸収することもできる。また、長ボルト１１２の
途中にシリンダのようなチューブ１１７とロッド１１６
を介して組み立てることによって、長ボルトの軸方向の
熱膨張による変形を吸収することも可能となる。長ボル
ト１１２を４本長方形の４隅に配置したことにより、あ
らゆる方向の曲げ剛性を十分高くすることができる。

【００４６】図９にはストレート型レール継手を、図１
０にはフランジ型レール継手を示す。レール１００ｃと
レール１００ｄの端面を合わせ、その部分を外側から覆
うように継手部材１３０を設けている。レール１００
ｃ、１００ｄと継手部材１３０はボルト１３１とワッシ
ャ１３２及びナット１３３によって接続されている。継
手１３０とレール１００ｃ，１００ｄとはがたのないよ
うに製作されていれば、レールに作用する上下及び左右
の曲げモーメントは、継手部材１３０で受けることがで
き、レールの長手方向の軸力のみがボルト１３１で受け
るような形となる。ボルト１３１の頭は六角、四角いず
れでもよいが、レール１００ｃ及び１００ｄの側面の内
側に設けてあるザグリ穴と同じ形状とさせれば、ちょう
どそこにボルト１３１の頭が入り、レール内面は滑らか
な状態にすることができる。ボルト１３１の頭が丸い場
合には、ナット１３３を締め付けるための手段として小
さな六角穴等を設けておく必要が生じる。このようにし
て、走行レールの内面が滑らかであれば、走行機構のサ
イドローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ等は滑らかに転がる
ことができる。

【００４７】図９に示すストレート型継手の場合には、
継手の寸法は小さなもので済むが、着脱する場合にはボ
ルト１３１をその都度、外さなければならないので面倒
である。そこで、図１０に示すような分割できるフラン
ジ型継手１３０ａ，１３０ｂとすることによりフランジ
部のボルト又はボルトに代わるクランプ機構などで容易
にその部分のレールを分解することが可能となる。さら
に、この場合、トロリー線１３１ａ，１３１ｂと通信線
１３２ａ，１３２ｂをレールの外に引き出し、コネクタ
で接続するようにされているので、トロリー線及び通信
線をレールを分解するたびに張り直す必要がなくなる。
チェーンについては、その箇所で容易に切り離したり接
続できるように簡単な治具を用意しておけば、着脱は可
能である。

【００４８】図１１、図１２及び図１３では、本発明の
移動式点検ロボットの運用例を簡単に説明するためのも
のであり、図１１は、ロボットの２台同時運転システム
の一例を、図１２は退避トロリーレールを、図１３は複
数ロボットの運転システムの一例を示す。

【００４９】図１１では、同じレール１００にセンサユ
ニット５０Ａを搭載した１台のロボットとセンサユニッ
ト５０Ｂを搭載したもう１台のロボットを走行させる。
この場合、地上の操作盤は１台でよい、ここで、たとえ
ばセンサユニット５０Ａのロボットが点検・監視作業を
行っている時にもう１台のセンサユニット５０Ｂのロボ
ットが別の点検監視場所へ移動するという制御を行う。
これによって操作盤に設けてある画像処理装置やＦＦＴ
アナライザ等が１台だけだとしても、２台の点検ロボッ
トを使用して多数のポイントの目視点検、温度点検、異
音点検などの点検・監視作業を効率よく、自動的に行な
うことができる。ここで、センサユニット５０Ａとセン
サユニット５０Ｂは各々別なセンサを収納したものでよ
いし、片方はセンサユニットの代わりに照明装置のみを
搭載してもよい。また、ここで、ロボットの地上との通
信は、２台のロボットとも同じアンテナ線を介して行う
わけであるから、搬送周波数の帯域で区別するか、同じ
搬送周波数の場合には、高速ポーリングで２台のロボッ
トとの通信を１台の通信装置で行う必要はある。

【００５０】図１２では、通常点検するルートのトロリ
ー線１０２の他に退避レールを両側に延長し、そこに独
立のトロリー線１０２ｃ及び１０２ｄを布設しておくも
のである。通信用のアンテナ線１０３は、１本のものを
全ルートに渡って布設してもかまわない。ここで、ロボ
ット９０１と９０２は全く同一のもので、トロリー線に
給電されるとロボットの制御回路がＯＮするような回路
になっていれば、通常はトロリー線１０２を用いてロボ
ット９０２を運用しておき、たとえばロボット９０２の
カメラが劣化して映らなくなったような場合でも、トロ
リー線１０２ｄに給電してロボット９０２をトロリー線
１０２ｄのある退避レールの場所まで移動させ、次にト
ロリー線１０２ｄの給電を切ってトロリー線１０２ｃに
給電し、ロボット９０１をトロリー線１０２のレールで
移動させ、ロボット９０２の代わりにロボット９０１を
用いて引きつづき運用を続行させることが可能となる。

【００５１】本実施例では、特に原子力発電所の格納容
器の内側等のように長期間人間が立ち入ることのできな
い場所へ適用した場合に有効である。ここで、ロボット
９０１はバックアップ用のロボットであり、格納容器の
内側では、特に放射線防護壁等の中に退避レールを引き
込んでおくのが望ましい。

【００５２】図１３は、トロリー線１０２ｅとアンテナ
線１０３ｅにより給電及び通信を行う点検ルートにロボ
ット９０１が運用されており、また別のトロリー線１０
２ｆとアンテナ線１０３ｆにより給電及び通信を行う点
検ルートにロボット９０２が運用されている。このよう
に複数の点検ルートにおける各々のロボットを１台の操
作盤９２０にて運転操作及び自動制御を行うこともでき
る。この場合には、各ルートに中継盤９１１，９１２を
設け、操作盤９２０でその切り替え制御ができるように
なっていればよい。また、ここで、トロリー線１０２ｅ
のレールがトロリー線１０２ｆのレールとつながってお
り、１台のロボット９０１で非常に長い点検ルートをカ
バーできるようにしてもよい。点検ルートが長くなると
給電線の電圧ドロップや、通信レベルの低下が予想され
るため、中継盤９１１と９１２を設けている本実施例の
構成で点検ルートの延長を図れば、極めて長い点検ルー
トにおいても十分な信頼性の高い移動式点検ロボットと
することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、走行機構の通過断面積
を小さくできるので、移動式点検ロボットを小型化し、
その適用可能範囲を広くすることができる。

【００５４】また、本発明によれば、雲台の旋回半径を
小さくできるので、小型な走行機構と雲台とを組み合せ
て、移移動式点検ロボットを更に小型化し、その適用可
能範囲を更に広くすることができる。

【００５５】その他、本発明によれば、「作用」の項に
記載した種々の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による移動式点検ロボットの
部分断面側面図である。

【図２】図１に示すロボットの部分断面平面図である。

【図３】図１に示す走行レールの断面図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】旋回モータを後部に配置した変形例での雲台の
側面図である。

【図６】ロボットに衝突センサを付けた実施例でのロボ
ットの側面図である。

【図７】一軸フリーのレールホルダの斜視図である。

【図８】多軸フリーのレールホルダの断面図である。

【図９】ストレート型のレール継手を示す要部断面図で
ある。

【図１０】フランジ型のレール継手を示す斜視図であ
る。

【図１１】ロボットの２台同時運転システムの一例を示
す図である。

【図１２】退避トロリーレールを設けた運転システムを
示す図である。

【図１３】複数ロボットの運転システムを示す図であ
る。

【符号の説明】

１，２台車３Ａ，４Ａステアリング軸５連結プレート６ａ，６ｂ，８ａ，８ｂガイドローラ７ａ〜７ｄ，９ａ〜９ｄサイドローラ１０走行モータ１６スプロケット２０旋回モータ３０俯仰モータ４０俯仰フレーム５０センサユニット６１集電子７０アンテナ９６ａ，９６ｂ衝突センサ１００コ形レール１０１チェーン１０２トロリー線１０３アンテナ線１１０レールホルダ１３０レール継手１３０ａ，１３０ｂフランジ型レール継手９１１，９１２中継盤９２０操作盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋正樹茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者城戸剛神奈川県横須賀市船越町一丁目284番地の５日立機械エンジニアリング株式会社内 (72)発明者和気哲郎茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者吉田富治茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コ形レールを走行する走行機構にセンサ
ユニットを雲台を介して取り付け、地上に設置した操作
盤にて遠隔操作又は自動運転を行う移動式点検ロボット
において、前記走行機構として、前記コ形レールの内部でレールの
上下方向に走行をガイドする左右１対のガイドローラ
と、前記ガイドローラの前後に配置され、前記コ形レー
ルの内部でレールの左右に走行をガイドする前後２対の
サイドローラとを２つの台車のそれぞれに設置し、前記
２つの台車を互いに平行なステアリング軸を介して各々
独立に回転可能に連結部材に接続すると共に、前記２つ
の台車の一方の上部で前記前後２対のサイドローラの中
間位置に、前記コ形レールの中心を駆動する走行駆動輪
としてのスプロケットを配置し、前記コ形レールの内部
上面の中央に前記スプロケットが噛み合うチェーンを設
置したことを特徴とする移動式点検ロボット。
【請求項２】請求項１記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記スプロケットを駆動するためのモータを該ス
プロケットと同じ台車に取り付けたことを特徴とする移
動式点検ロボット。
【請求項３】請求項１記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記コ形レールの内部でもう一方の台車の上部に
受電装置、無線通信装置のアンテナかつ／または他の制
御装置を取り付けたことを特徴とする移動式点検ロボッ
ト。
【請求項４】請求項３記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記受電装置と無線通信装置のアンテナを前記台
車の上部で前記前後２対のサイドローラの中間位置に配
置し、前記コ形レールの内部上面の中央に設置したチェ
ーンの左右の一方の側にトロリー線を、他方の側に無線
通信用のアンテナ線を張ることを特徴とする移動式点検
ロボット。
【請求項５】請求項１記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記前後２対のサイドローラは互いに垂直方向に
オフセットしていることを特徴とする移動式点検ロボッ
ト。
【請求項６】請求項１記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記２つの台車の一方に門型雲台を旋回可能に取
付け、前記門型雲台に前記センサユニットを俯仰可能に
取付け、旋回モータ及び俯仰モータをそれぞれ前記門型
雲台の旋回時及び俯仰時のデッドスペースに取り付けた
ことを特徴とする移動式点検ロボット。
【請求項７】請求項６記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記門型雲台を前記一方の台車のステアリング軸
の前方に配置することを特徴とする移動式点検ロボッ
ト。
【請求項８】請求項１記載の移動式点検ロボットにお
いて、前記走行機構の各々の台車にフレキシブルシャフ
ト又は弾性部材を介して別の台車を取り付けることを特
徴とする移動式点検ロボット。
【請求項９】請求項８記載の移動式点検ロボットにお
いて、最前部の台車及び最後部の台車に衝突センサ及び
衝突ダンパを取り付けることを特徴とする移動式点検ロ
ボット。
【請求項１０】コ形レールを走行する走行機構におい
て、前記コ形レールの内部でレールの上下方向に走行を
ガイドする左右１対のガイドローラと、前記ガイドロー
ラの前後に配置され、前記コ形レールの内部でレールの
左右に走行をガイドする前後２対のサイドローラとを２
つの台車のそれぞれに設置し、前記２つの台車を互いに
平行なステアリング軸を介して各々独立に回転可能に連
結部材に接続すると共に、前記２つの台車の一方の上部
で前記前後２対のサイドローラの中間位置に、前記コ形
レールの中心を駆動する走行駆動輪としてのスプロケッ
トを配置し、前記コ形レールの内部上面の中央に前記ス
プロケットが噛み合うチェーンを設置したことを特徴と
する走行機構。
【請求項１１】請求項１０記載の走行機構において、
前記コ形レールの内部でもう一方の台車の上部に受電装
置及び無線通信装置のアンテナを取り付けたことを特徴
とする走行機構。
【請求項１２】請求項１１記載の走行機構において、
前記受電装置と無線通信装置のアンテナを前記台車の上
部で前記前後２対のサイドローラの中間位置に配置し、
前記コ形レールの内部上面の中央に設置したチェーンの
左右の一方の側にトロリー線を、他方の側に無線通信用
のアンテナ線を張ることを特徴とする走行機構。
【請求項１３】請求項１０記載の走行機構において、
前記前後２対のサイドローラは互いに垂直方向にオフセ
ットしていることを特徴とする走行機構。
【請求項１４】台車に門型の旋回フレームを旋回可能
に取付け、前記門型の旋回フレームに俯仰フレームを俯
仰可能に取付け、旋回モータ及び俯仰モータをそれぞれ
前記門型の旋回フレームの旋回時及び俯仰フレームの俯
仰時のデッドスペースに取り付けたことを特徴とする門
型雲台。
【請求項１５】請求項１０記載のコ形レールを保持す
るホルダにおいて、コ形レールを外側から覆うように保
持する保持部材の上部に少なくとも３本以上の長ボルト
を取付け、その長ボルトをレール長手方向と直角方向の
レールの据付誤差やレールの熱膨張を吸収できるように
固定することを特徴とするコ形レールホルダ。
【請求項１６】請求項１０記載のコ形レールの継手機
構において、２本のレールを継ぎ合わせた部分を外側か
ら覆うようにかぶせた分割又は一体型の継手部材を、レ
ール内面が滑らかとなるようにレールの両側面の内側か
らボルトで固定したことを特徴とするコ形レールの継手
機構。
【請求項１７】請求項１６記載の継手機構により形成
されたレール継手部よりトロリー線あるいは無線通信用
のアンテナ線をレールの外側へ引出し、コネクタ接続す
ることを特徴とするコ形レール。