JPH06206581A - 管内走行車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走行車本体に備えられる磁気吸着車輪の磁気
吸着力により管内壁面に吸着しながら、管内を管軸方向
に移動する管内走行車において、管周方向の検査、作業
等も容易に行え、さらに、様々な作業状況に対応するこ
とができる管内走行車を得る。 【構成】 磁気吸着車輪３を管内壁面１ｂに直角な軸芯
周りに操向自在に構成するとともに、走行車本体４から
の張出状態において、管内壁面１ｂに接当して吸着対象
の管内壁面１ｂに対する磁気吸着車輪３の姿勢を保持
し、磁気吸着車輪３の吸着対象管内壁面への吸着を補助
する補助車輪２４を備え、補助車輪２４を走行車本体４
から張出した作動状態と、引退した非作動状態とに切り
換え自在に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行車本体に備えられ
る磁気吸着車輪の磁気吸着力により管内壁面に吸着しな
がら、管内を管軸方向に移動する管内走行車に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような管内走行車としては、例え
ば、鉄管の内部を検査する自走式ロボット等がある。管
内走行車に備えられる磁気吸着車輪は、磁力を利用して
磁性体の走行路面へ吸着し、底面のみならず鉛直面や天
井面をも走行できるように考案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さて、このような管内
走行車において、管周方向の検査、作業等が必要な場合
がある。このような作業では、管の軸芯と回動中心が一
致した検査、作業装置等を走行車本体に備えて、検査、
走行車本体に対して作業装置のみを回動させて作業を進
めるのが普通であるが、例えば、対象とする管の径が管
軸方向で変化していたり、管の径がかなり大きなもので
ある場合は、上記構成では、検査、作業装置と管壁面と
の距離を一定に保って作業を進めることが難しい。従っ
て、上述の磁気吸着車輪を備えた管内走行車自体を管内
で周方向に姿勢変更できる構成をとることが好ましい
が、一般にこういった磁気吸着車輪を備えた管内走行車
は、走行車本体の一方向側部位（下方側）に車輪を備え
て、管内走行をおこなうものであるため、例えば、管周
方向の検査が必要な場合に、磁気吸着車輪のみで管壁に
吸着しながら作業を進めようとすると、充分な吸着状態
を維持できなかったり、転倒したりする。

【０００４】従って本発明の目的は、通常、管軸方向の
移動をおこなう管内走行車において、転倒等の問題を起
こすことなく、管周方向の検査、作業等も容易に行え、
さらに、様々な作業状況に対応することができる管内走
行車を得ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願発明の走行車の特徴構成は、磁気吸着車輪を前記
管の内壁面に直角な軸芯周りに操向自在に構成するとと
もに、走行車本体からの張出状態において、管内壁面に
接当して吸着対象の管内壁面に対する前記磁気吸着車輪
の姿勢を保持し、磁気吸着車輪の吸着対象管内壁面への
吸着を補助する補助車輪を備え、補助車輪を走行車本体
から張出した作動状態と、引退した非作動状態とに切り
換え自在に構成したことにある。その作用・効果は以下
のとおりである。

【０００６】

【作用】磁気吸着車輪が管底面に吸着しながら管軸方向
に移動する場合は、補助車輪は、その非作動状態である
引退状態に維持されて走行がおこなわれる。この状態に
おいては、補助車輪が働くことはない。管内走行車が管
周方向の姿勢変更（移動）を伴う作業を必要とする場合
は、磁気吸着車輪がその方向に操向される。例えば、管
周方向のみの円周方向検査、溶接等をおこなう必要があ
る場合は、磁気吸着車輪の回転軸芯が管軸に平行な方向
に設定され、さらに、補助車輪が走行車本体から延出さ
れて作動状態とされ、管内周壁に接当される。この状態
で、磁気吸着車輪が回動すると、走行車本体は管の軸周
りに回動することとなるが、磁気吸着車輪は補助車輪に
よって、管内壁面に対する姿勢を、その磁気吸着が良好
に行われる姿勢に保持され、転倒等起こすことなく、良
好な磁気吸着状態を維持したまま回動できる。

【０００７】

【発明の効果】従って、検査、作業等において装置の管
壁からに離間距離を一定に維持した状態で様々な条件に
適合して作業を進めることが可能となる。よって、管内
周壁に沿った作業を、容易、確実に進めることが可能と
なる。

【０００８】

【実施例】以下、ガス管１に対する管内走行車２の実施
例を図面に基づいて説明する。

【０００９】この管内走行車２は、ガス管１内を自走し
ながらガス管内壁面の錆び状態や、クラックの有無等を
検査し、必要ならば溶接による補修等を行うためのもの
である。走行車２は磁気吸着車輪３を前後に備え、通常
走行状態においては、この磁気吸着車輪３により管底面
側部位１ａに吸着しながら、管軸Ｚに沿って走行する。
そして、水平に埋設されたガス管のみならず、鉛直方向
に埋設されたガス管の内壁面に対しても、これに吸着し
ながら走行する。

【００１０】走行車本体４には、図１に示すように、磁
気吸収車輪３が備えられ、これらの駆動輪を駆動する走
行用モータ５、前方の視界を二次元のイメージとして検
出するセンサ６，制御装置７等が設けられている。制御
装置７は、マイクロコンピュータ７ａを内蔵し、走行制
御、センサ６の検出情報の処理、後述の作業装置８の制
御等、管内走行車２全体の制御を司る。又、それらの電
源としてのバッテリ９が備えられ、これを充電するため
のレギュレータ１０、発電機１２、風車１３等が設けら
れている。さらに、この走行車本体４の概中央部、下方
側部位（磁気吸収車輪の設置部位に相当する周方向部
位）には、作業装置８としての照明ランプ８ａ、監視用
カメラ８ｂ、溶接装置８ｃ等が備えられている。尚、風
車１３は走行車本体４の先頭部に設けられ、管内のガス
流によって回転される。その回転は、増速機１４を介し
て発電機１２に伝達される。

【００１１】以下に、前述の磁気吸着車輪３について説
明する。この磁気吸着車輪３は、図２に示すように、磁
性材料で構成される一対のヨーク３ａがマグネット３ｂ
で構成される車軸３０により連結されている。即ち、こ
の磁気吸着車輪３は図３に示すような磁界を車輪３と管
内壁面１ｂとの間で形成することにより、磁気吸着によ
り管内壁面１ｂに吸着しながら走行する。そして、管内
において管周方向の姿勢変更が可能なように、図２に示
すような操向機構１５が備えられている。図中、１６は
操向用モータであって、その回転軸１６ａに固着された
ギア１７が回転すると、それに噛合するギア１７に固着
された車軸支持脚１８が回転し、もって、磁気吸着車輪
３が一体で操向される。尚、図２に示すように、磁気吸
着車輪３の車軸３０にはベベルギア１９が外嵌固着さ
れ、それと噛合するベベルギア２０がギアボックスを介
して走行用モータ５にて回転駆動される。走行用モータ
５の駆動・停止は制御装置７によって制御される。

【００１２】以下さらに、磁気吸着車輪３の詳細につい
て説明する。これは、前述のように、左右一対の輪体部
としてのヨーク３ａが車軸３０としての円柱状のマグネ
ット３ｂで連結されて構成されている。マグネット３ｂ
には、アルミ製の保護チューブ３ｃが被せられている。

【００１３】さらに磁気吸着力の調整のために、マグネ
ット３ｂにコイル２１が巻回され、車軸全体を電磁石と
して構成されている。図は省略して描いているが、コイ
ル２１は絶縁フィルムを挟んでマグネット３ｂに巻回さ
れ、その周囲に絶縁フィルムを挟んで前記保護チューブ
３ｃが被せられている。

【００１４】従って、この構成においては、マグネット
に発生する磁力は、永久磁石としての磁力とコイル２１
に電流が流れたときに発生する電磁石としての磁力が重
畳されたものとなる。そして、コイル２１に流れる電流
の向きによって、電磁石の磁力が永久磁石としての磁力
を打ち消し、或いは増強する。コイル２１に流れる電流
の向き及び大きさは駆動回路２２を介して制御装置７の
指令によって変更調節される。

【００１５】駆動回路２２は、制御装置７からの制御信
号に基づいてコイル２１を励磁する電流の向きを切換え
る。又、印加電圧を変更することにより励磁電流を変更
し、もって、電磁石による磁力を変更する。

【００１６】上記構成により、電磁石として発生する磁
力、即ち一対のヨーク３ａの管内壁面１ｂに対する吸着
力は、ゼロ（電磁石の磁力が永久磁石の磁力を打ち消し
た状態）から最大磁力（電磁石の磁力プラス永久磁石の
磁力）まで変更調節できる。この変更調節は管内壁面１
ｂの勾配に応じて制御装置７が自動的に制御する。即
ち、ほぼ水平面を走行するときは上記磁力をゼロにし、
鉛直面を走行するときは最大磁力にし、その間の勾配に
応じて段階的に磁力を変更している。

【００１７】管内壁面１ｂの勾配は、姿勢センサ２３を
用いて検出され、その検出信号が制御装置７に入力され
ている。姿勢センサ２３は、内蔵された錘の振れ角をポ
テンショメータの抵抗値に変換するもので、車体の鉛直
方向に対する傾きに応じた検出信号を出力する。制御装
置７は、その検出信号から管内壁面１ｂの勾配を知り、
それに応じて磁気吸着車輪３の磁気吸着力を変更調節す
べく、上記のようにして電磁石による磁力を変更する。

【００１８】以下、さらに、走行車本体４が管周方向の
姿勢変更をおこなう場合に、走行に伴う管周方向のずり
落ち、滑り、転倒等を起こさないための構成について説
明する。図１に示すように、管内走行車２は、走行車本
体４の上部側（磁気吸着車輪配設側とは反対側）に、接
触輪体の回動方向を任意に選択できるキャスター等の補
助車輪２４を備えて構成されている。この補助車輪２４
は、走行車本体４側に収納された非作動状態と管内壁面
１ｂに当接される作動状態との切り換え自在に構成され
ている。即ち、この補助車輪２４は、これを走行車本体
４に揺動自在に連結する連接部材２４ａと、この連接部
材２４ａの中間部と走行車本体４とに接続される伸縮自
在なシリンダ２４ｂを備えている。従って、シリンダ２
４ｂの伸長状態において、前記補助車輪２４は管１の管
内壁面１ｂに摺接されて作動状態とされ、シリンダ２４
ｂの縮退状態においては、補助車輪２４は管１の内壁面
１ｂに摺接されることのない非作動状態となる。

【００１９】以下に、本願の管内走行車２の動作状況に
ついて説明する。通常の水平方向における管軸Ｚ方向の
移動にあっては、補助車輪２４は非作動状態とされると
ともに、磁気吸着しない状態で管内移動がおこなわれ
る。一方、管１が鉛直管であったり、傾斜している場合
は、適度な磁気吸着状態で走行がおこなわれる。この場
合もまた、補助車輪２４は非作動状態を保つこととな
る。図４に示すように、管内走行車２が管周方向の姿勢
変更（移動）を伴う作業を必要とする場合は、磁気吸着
車輪３がその方向に操向される。例えば、管周方向のみ
の円周方向検査、溶接等をおこなう必要がある場合は、
磁気吸着車輪３の回転軸芯３Ｚが管軸Ｚに平行な方向に
設定され、補助車輪２４が走行車本体４から延出され
て、作動状態とされて管内壁面１ｂに接当される。この
状態で、磁気吸着車輪３が回動すると、走行車本体４は
管１の軸周りに回動することとなるが、磁気吸着車輪３
は補助車輪２４によって、管内壁面１ｂに対する姿勢
を、その磁気吸着が良好に行われる姿勢に保持され、良
好な磁気吸着状態を維持したままで、回動できる。

【００２０】次に別の実施例を列記する。上記実施例で
は、補助車輪として、その回動方向が任意のキャスター
等の場合を示したが、これを軸芯周りに回動する輪体を
備えた通常の車輪として構成することもできる。

【００２１】さらに、補助車輪を上記のように軸芯周り
に回動する輪体を備えた通常の車輪とするとともに、こ
の車輪を管の内壁面に直角な軸芯周りに操向自在とし、
姿勢センサを備え、車輪の管内壁面への接当力を調節す
る接当力調節手段を備えて構成することもできる。この
場合、姿勢センサによって走行車本体が鉛直姿勢にある
と検出された場合に、車輪を張出すとともに、この補助
車輪の管内壁面への接当力を増加させて、磁気吸着車輪
を管内壁面側に付勢する付勢制御手段を備えた構成とす
ると、管軸が鉛直方向を向いた管内の走行において、磁
気吸着車輪、補助車輪両者全てを管軸方向走行可能な姿
勢に保持し、両者を管内壁面間で突っ張った状態に維持
し、搭載重量を比較的大きくとっても、ずり落ち、滑り
等の発生しにくい管内走行車を得ることができる。

【００２２】さらに、補助車輪の延出方向、個数に関し
ては、それらの制限はなく、例えば、磁気吸着車輪から
夫々１２０度の位相で、一対の補助車輪を走行車本体か
ら張出・引退自在に構成してもよい。

【００２３】また、磁気吸着車輪の車軸部全体をマグネ
ット（永久磁石）で構成したが、一部分を永久磁石で構
成してもよい。例えば、鉄パイプの中央部にマグネット
を装着し、その両側に磁性体粉を充填し固めて車軸部と
すること等が考えられる。或いは、一対の輪体部と車軸
部を一つの磁石で構成することも考えられる。

【００２４】或いは、本発明の磁気吸着車輪を後輪のみ
に採用し、前輪は従来の左右各別の磁気吸着車輪を用い
て操向できるように構成してもよい。さらに、車体幅が
十分長い場合には、本発明の磁気吸着車輪を前輪又は後
輪、或いは両方の左右に各別に配設してもよい。

【００２５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る走行車の構成を示す図

【図２】磁気吸着車輪の操向構造を示す図

【図３】磁気吸着車輪による磁場形成状態を示す図

【図４】管周方向移動を行っている状態を示す図

【符号の説明】

１ｂ 管内壁面 ３ 磁気吸着車輪 ４ 走行車本体 ２４ 補助車輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行車本体（４）に備えられる磁気吸着
   車輪（３）の磁気吸着力により管内壁面（１ｂ）に吸着
   しながら、管内を管軸方向に移動する管内走行車であっ
   て、 前記磁気吸着車輪（３）を前記管内壁面（１ｂ）に直角
   な軸芯周りに操向自在に構成するとともに、前記走行車
   本体（４）からの張出状態において、前記管内壁面（１
   ｂ）に接当して吸着対象の管内壁面（１ｂ）に対する前
   記磁気吸着車輪（３）の姿勢を保持し、前記磁気吸着車
   輪（３）の吸着対象管内壁面への吸着を補助する補助車
   輪（２４）を備え、前記補助車輪（２４）を前記走行車
   本体（４）から張出した作動状態と、引退した非作動状
   態とに切り換え自在に構成した管内走行車。