JPH07229882A - 移動式探傷ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】移動式探傷ロボットにおいて、ロボットの位置
決め中心位置を容易に正確に探傷面の所定位置に位置決
めすることができるようにする。 【構成】相対旋回と縦横方向への相対移動を可能とする
ように連結した外側枠と内側枠の夫々に吸着手段を備え
た伸縮駆動脚を設け、いずれか一方の枠側の伸縮駆動脚
の伸長と共に吸着手段を動作させて被探傷物の探傷面に
吸着支持している状態において他方の枠を移動させる動
作を交互に行うことにより探傷面に沿って移動を行わせ
る構成とし、内側枠には探傷装置を設置すると共に、中
心位置と移動方向の前後側の夫々にテレビカメラを設置
し、夫々のテレビカメラは探傷面方向を視野とすると共
に、中心位置のテレビカメラの画像にはロボットの位置
決め基準位置に対応するカーソル２６ｃを表示すると共
に、前後側のテレビカメラの画像には前記位置決め基準
位置を通るロボットの移動方向の線上位置の適所に対応
するカーソル２６ｆ，２６ｒを表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動式探傷ロボットに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば球形ガスホルダーの壁面の超音波
探傷に用いる移動式探傷ロボットとして、探傷装置を設
置した走行器体に磁石や真空吸盤装置等の吸着手段を備
えた２系統の伸縮駆動脚を設け、吸着手段を探傷面に吸
着させて自体を支持しながら伸縮駆動脚の交互動作によ
り移動を行うものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、このような移動
式探傷ロボットにおける走行の制御は作業員が直接視認
しながら遠隔操作して行っているため、正確な位置決め
操作、例えばロボットの基準位置を探傷対象としての溶
接ビード等の所定位置まで正確に移動させ、そして走行
方向を所定の方向に合わせる位置決め操作が面倒であ
る。従って本発明は、このような点を解決することを目
的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明では、相対旋回と一方向への相対移動を可
能とするように連結した外側枠と内側枠の夫々に吸着手
段を備えた伸縮駆動脚を設け、いずれか一方の枠のみを
対象物の壁面に吸着支持している状態において他方の枠
を相対的に移動させる動作を交互に行うことにより走行
を行わせると共に、いずれか一方の枠のみを対象物の壁
面に吸着支持している状態において他方の枠を相対的に
旋回させる動作を交互に行うことにより走行方向を修正
するように構成し、内側枠に探傷装置を設置すると共に
中心位置と移動方向の前後側の夫々にテレビカメラを設
置し、夫々のテレビカメラは探傷面方向を視野とすると
共に、中心位置のテレビカメラの画像にはロボットの位
置決め基準位置に対応するカーソルを表示すると共に、
前後側のテレビカメラの画像には前記位置決め基準位置
を通るロボットの走行方向に対応させた移動式探傷ロボ
ットを提案する。

【０００５】そして本発明は上記構成において、カーソ
ルを十字カーソルとしたり、またテレビカメラは自動焦
点調節機能を有するものとしたり、ズーミング機能を有
するものとすることを提案する。

【０００６】更に本発明は上記構成において、吸着手段
は真空吸盤により構成することを提案する。

【０００７】

【作用】テレビカメラによる被探傷物の探傷面の画像
と、その画像に表示されている十字カーソルにより、探
傷面の所定位置に対するロボットの位置決め基準位置の
ずれを、距離と方向共に知ることができる。

【０００８】従って、画像を監視しながらロボットを前
進又は後退させたり、旋回を行わせることにより、ロボ
ットの位置決め中心位置を容易に正確に探傷面の所定位
置に位置決めすることができる。

【０００９】即ち、中心位置のテレビカメラの画像で
は、ロボットの位置決め基準位置と探傷面の所望位置と
の対応関係を検出することができ、従って、この画像か
らこれらの位置のずれを補正することができる。

【００１０】前後側のテレビカメラの画像では、ロボッ
トの移動方向の線上で、前記位置決め基準位置から離れ
た位置と、探傷面の所望位置との対応関係を検出するこ
とができ、従ってこれらの画像から、探傷面における直
線状の被探傷個所に対するロボットの移動方向のずれを
精度良く補正することができる。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を図について説明する。
図１、２は夫々本発明を適用した移動式探傷ロボットの
構成の一例を概念的に表した縦断面図であり、夫々他方
の図のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の断面を示している。また図
３は図１の状態から内側枠を移動させている状態を示し
ている。これらの図において符号１、２は夫々外側枠、
内側枠であり、これらは夫々上側と下側に環状枠部ａ，
ｂを構成すると共に、これらの環状枠部ａ，ｂ間を棒材
ｃにより連結した構成としている。夫々の支持枠１、２
の下側の環状枠部１ｂ、２ｂ（以降、夫々の支持枠に対
応する環状枠部は、符号を組み合わせて、例えば１ｂ、
２ｂというように表す。）の棒材ｃとの連結位置には吸
着手段３を設けた複数の伸縮駆動脚４を固定している。
伸縮駆動脚４は、支持枠１ｂ、２ｂ側に固定したシリン
ダ５と、吸着手段３を固定したピストン棒６とから構成
していて、図示を省略している空気圧または油圧発生手
段により伸縮動作を行わせる構成としている。また吸着
手段３は真空吸盤としていて、図示を省略している真空
発生手段により吸着動作を行わせる構成としている。こ
の他、吸着手段３は磁石とすることもできる。

【００１２】外側枠１の上側の環状枠部１ａには、前後
方向に渡ってボールねじ７を設けており、このボールね
じ７を走行用モータ８により回転駆動する構成とすると
共に、ボールねじ７と平行に案内棒９を設けている。ボ
ールねじ７にはナット１０を螺合させており、このナッ
ト１０は支持軸１１の上部に設けており、従ってこの支
持軸１１はナット１０によりボールねじ７から垂下して
いる構成である。そして案内棒９にはスライダ１２を移
動可能に嵌合しており、スライダ１２と支持軸１１を支
持棒１３で連結している。従って支持軸１１は支持棒１
３、スライダ１２、案内棒９によりボールねじ７の回り
の揺動を防止されている。

【００１３】内側枠２の環状枠部２ａには、支持軸１１
のスラスト軸受部１４を構成した支持筒部１５を上方に
突設しており、支持軸１１を支持筒部１５に嵌合してス
ラスト軸受部１４により回転自在に支持している。支持
軸１１には旋回案内板１６を設けると共に環状枠部２ａ
には旋回案内板１６を上下から挾持し、上下側と横側に
ガイドローラー１７を設けた案内支持部１８を突設して
いる。この案内支持部１８は旋回案内板１６の周囲の少
なくとも複数個所に対応して構成することもできるし、
周囲の全体に渡る環状に構成することもできる。

【００１４】また支持筒部１５の外周には旋回ギヤ部１
９を設けると共に、この旋回ギヤ部１９に螺合するピニ
オン２０と、このピニオン２０を駆動する旋回用モータ
２１を旋回案内板１６に支持している。

【００１５】また環状枠部２ａには探傷装置２２を設置
すると共に、支持軸１２の軸心の延長上、即ちロボット
の中心位置にテレビカメラ２３ｃを設置すると共に、移
動方向の前後側にもテレビカメラ２３ｆ，２３ｒを設置
している。そして夫々のテレビカメラ２３ｆ，２３ｒ，
２３ｃは球形ガスホルダ等の被探傷物の探傷面２４方向
を視野としている。

【００１６】中心位置のテレビカメラ２３ｃの画像２５
にはロボットの位置決め基準位置Ｓに対応するカーソ
ル、この場合十字カーソル２６ｃを表示するように構成
しており、また前後側のテレビカメラ２３ｆ，２３ｒの
画像（符号の図示は省略している。）には、基準位置Ｓ
を通るロボットの移動方向、この場合内側枠２の移動方
向の線ｃ上の位置に対応するカーソル、この場合も十字
カーソル２６ｆ，２６ｒを表示するように構成してい
る。尚、後述するように図５では、全てのテレビカメラ
２３ｆ，２３ｒ，２３ｃの画像を一つの画像２５として
合成して表示するように構成しているが、夫々の画像を
独立した画像として表示するように構成することもでき
る。また十字カーソル２６ｆ，２６ｒ，２６ｃ等のカー
ソルの表示機構は、従来の適宜機構を適用することがで
きる。またテレビカメラ２３ｆ，２３ｒ，２３ｃは自動
焦点調節機能を有するものとする他、遠隔操作で焦点調
節を行うものを利用することもでき、また夫々はズーミ
ング機能を有するものとすることができる。また探傷装
置２２は、詳細な構成の図示を省略しているが、適数の
超音波探触子を縦横方向に移動可能とすると共に探傷面
２４に対して進退可能な構成としている。

【００１７】以上の構成において図１の状態から内側枠
２の伸縮駆動脚４を短縮させ、真空吸盤３を上昇させて
探傷面２４から離した状態において走行用モータ８を始
動してボールねじ７を回転させるとナット１０により支
持軸１１が、例えば図中右方向に移動し、従って図３に
示すように支持軸１１により内側枠２が右方向に移動す
る。

【００１８】以上のように内側枠２を所定の距離移動さ
せた後、この伸縮駆動脚４を伸長させ、真空吸盤３を探
傷面２４に当接して真空吸引により吸着させる。次いで
外側枠１の伸縮駆動脚４を短縮させ、真空吸盤３を上昇
させて探傷面２４から離す。この状態において走行用モ
ータ８を動作させ、ボールねじ７を上述と逆方向に回転
させる。この状態ではナット１０側が固定状態であるの
で、ボールねじ７が右方向に移動し、従って外側枠１が
右方向に移動する。そして外側枠１が図１と同様な位置
に至った時点で走行用モータ８を停止させた後、外側枠
１の伸縮駆動脚４を伸長させ、真空吸盤３を探傷面２４
に当接して吸着させることにより、図１の状態に戻り、
一歩の移動動作が完了する。以上の移動動作では内側枠
２を先に移動させているが、外側枠１を先に移動させる
こともできる。

【００１９】このように外側枠１の固定状態における内
側枠２の移動と、内側枠２の固定状態における外側枠１
の移動を交互に繰り返すことにより、ロボットを探傷面
２４に沿って移動させることができ、従って夫々の位置
において探傷装置２２により探傷を行うことができる。
以上の移動動作においてナット１０は案内棒９に沿って
移動するスライダ１２に連結した支持棒１３によりボー
ルねじ７の回りの動きを阻止されるので、外側枠１の固
定状態における内側枠２の揺動と、内側枠２の固定状態
における外側枠１の揺動を防止することができる。

【００２０】以上の探傷動作における内側枠２の移動に
伴ってテレビカメラ２３ｆ，２３ｒ，２３ｃが移動し、
画像２５上の探傷面２４も動いて行く。従って探傷面２
４の画像２５と、画像２５に表示されている十字カーソ
ル２６ｆ，２６ｒ，２６ｃにより、探傷動作におけるロ
ボットの位置決めを行うことができる。そこで、この位
置決め動作の具体例を、溶接ビードの探傷につき説明す
る。この例の対象とするビード２７は図４、図５に示す
ように横ビード２７wに直交して縦ビード２７lが形成さ
れているもので、縦ビード２７lの探傷を横ビード２７w
側の端部を始点Ｂとして、ここから上方に移動して行う
場合を想定している。

【００２１】図４は探傷面に対するロボットの位置関係
の推移を概念的に表したもので、ロボットは外側枠１、
内側枠２及びテレビカメラ２３ｆ，２３ｒ，２３ｃのみ
を示しており、また外側枠１には、ボールねじ７の方
向、即ち移動方向の前側位置ｆを便宜的に太線で表して
いる。そして夫々の位置の状態は〜として示してい
る。また図５は夫々の位置におけるテレビカメラ２３
ｆ，２３ｒ，２３ｃの画像２５の推移を示すもので、夫
々の画像は(a)〜(d)として示している。

【００２２】に示すように、ロボットの位置決めの基
準位置Ｓが探傷の始点Ｂの左上側にあり、そして前側が
右上方を向いている状態では、画像２５では(a)のよう
に十字カーソル２６ｃの右側に始点Ｂ、そして上側に縦
ビード２７lが映っている。また十字カーソル２６ｃの
上下側には十字カーソル２６ｆ，２６ｒが表示されてい
る。

【００２３】そこでまず、の矢印で示すように、現在
向いている方向に上述した移動動作によりロボットを移
動させる。この移動動作においては、内側枠２が移動し
ている際の画像２５の推移を監視し、(b)に示すように
十字カーソル２６ｃの交点位置が縦ビード２７l上に至
った時点で内側枠２の移動を停止する。この時点のロボ
ットの状態はに示すものであり、前後側のテレビカメ
ラ２３ｆ，２３ｒの十字カーソル２６ｆ，２６ｒは(b)
に示されるように縦ビード２７lから外れている。

【００２４】次いで内側枠２の固定状態においての矢
印で示すように外側枠１を移動させ、の位置にもたら
す。この状態において外側枠１の伸縮駆動脚４を伸長し
て真空吸盤３により探傷面２４に吸着した後、内側枠２
の伸縮駆動脚４を短縮してフリーとする。

【００２５】この状態において旋回用モータ２１を動作
させてピニオン２０を回転駆動すると、このピニオン２
０に螺合している旋回ギヤ部１９が駆動され、従って内
側枠２は案内支持部１８とスラスト軸受部１５において
支持されて支持軸１１の回りをの実線矢印に示すよう
に旋回する。この旋回動作に際しては、主にテレビカメ
ラ２３ｆ，２３ｒの画像の推移を監視し、十字カーソル
２６ｆ，２６ｒの少なくとも一方側が縦ビード２７l上
に至った時点で旋回を停止する。図の場合では十字カー
ソル２６ｆ，２６ｒのいずれもが縦ビード２７l上に至
る。この旋回動作により、内側枠２の移動方向が縦ビー
ド２７lの延びている方向と一致する。旋回方向の位置
決めは、このように距離を離して一線上に構成された十
字カーソル２６ｆ，２６ｒ，２６ｃにより行うので、単
一の十字カーソル２６ｃで行う場合と比較して非常に精
度を高くすることができる。

【００２６】次いで、内側枠２を固定状態とした後、外
側枠１の伸縮駆動脚４を短縮してフリーとし、この状態
において今度は旋回用モータ２１によりピニオン２０を
逆方向に回転させる。すると今度は内側枠２が固定状態
であるため、ピニオン２０が旋回ギヤ部１９の外側を衛
星運動する。このため支持軸１２が回転し、従って外側
枠１が中の破線矢印で示すように旋回する。そして外
側枠１のボールねじ７の方向と内側枠２に設定している
所定の移動方向とが一致する位置において旋回を停止す
ることにより、に示すように内側枠２と外側枠１の両
方の前側の基準位置の方向を一致させ、従ってロボット
の移動方向を縦ビード２７lの延びる方向に一致させる
ことができる。尚、内側枠２と外側枠１の移動方向を一
致させる手段は、リミットスイッチや回転エンコーダ等
により容易に構成することができる。

【００２７】の状態からは、上述と同様に外側枠１の
固定状態における内側枠２の移動と、内側枠２の固定状
態における外側枠１の移動を交互に繰り返し、画像２５
の、特に十字カーソル２６ｃの推移を監視しながら内側
枠２の移動を行うことにより、(d)に示すようにロボッ
トの位置決めの基準位置Ｓを探傷の始点位置Ｂに容易に
一致させることができる。この(d)の画像２５に対応す
るの位置に内側枠２を位置決めした後、外側枠１を
中の矢印で示すように移動させての状態に至らせるこ
とができ、こうしてロボットを探傷の開始状態にするこ
とができる。

【００２８】尚、以上の説明における画像２５の監視
は、作業員の目視により行う構成とすることもできる
し、画像処理により自動的に行う構成とすることもでき
る。

【００２９】

【発明の効果】本発明は以上のとおりであるので、画像
を監視しながらロボットを前進又は後退させたり、旋回
を行わせることができるので、ロボットの位置決め中心
位置を容易に正確に探傷面の所定位置に位置決めするこ
とができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した移動式探傷ロボットの構成の
一例を概念的に示すもので、図２のＡ−Ａ線説明的縦断
面図である。

【図２】本発明を適用した移動式探傷ロボットの構成の
一例を概念的に示すもので、図１のＢ−Ｂ線説明的縦断
面図である。

【図３】図１の状態から内側枠を移動させている状態を
示す説明的縦断面図である。

【図４】探傷面に対するロボットの位置関係の推移を概
念的に表した平面図的説明図である。

【図５】ロボットの運動に伴うテレビカメラの画像の推
移を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 外側枠 ２ 内側枠 ３ 吸着手段（真空吸盤） ４ 伸縮駆動脚 ５ シリンダ ６ ピストン棒 ７ ボールねじ ８ 走行用モータ ９ 案内棒 １０ ナット １１ 支持軸 １２ スライダ １３ 支持棒 １４ スラスト軸受部 １５ 支持筒部 １６ 旋回案内板 １７ ガイドローラー １８ 案内支持部 １９ 旋回ギヤ部 ２０ ピニオン ２１ 旋回用モータ ２２ 探傷装置 ２３ テレビカメラ ２４ 探傷面 ２５ 画像 ２６ 十字カーソル ２７ ビード Ｓ 位置決めの基準位置 Ｂ 探傷の始点位置 ｆ 前側位置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対旋回と一方向への相対移動を可能と
   するように連結した外側枠と内側枠の夫々に吸着手段を
   備えた伸縮駆動脚を設け、いずれか一方の枠のみを対象
   物の壁面に吸着支持している状態において他方の枠を相
   対的に移動させる動作を交互に行うことにより走行を行
   わせると共に、いずれか一方の枠のみを対象物の壁面に
   吸着支持している状態において他方の枠を相対的に旋回
   させる動作を交互に行うことにより走行方向を修正する
   ように構成し、内側枠に探傷装置を設置すると共に、中
   心位置と移動方向の前後側の夫々にテレビカメラを設置
   し、夫々のテレビカメラは探傷面方向を視野とすると共
   に、中心位置のテレビカメラの画像にはロボットの位置
   決め基準位置に対応するカーソルを表示すると共に、前
   後側のテレビカメラの画像には前記位置決め基準位置を
   通るロボットの走行方向に対応させたことを特徴とする
   移動式探傷ロボット
2. 【請求項２】 カーソルを十字カーソルとしたことを特
   徴とする請求項１記載の移動式探傷ロボット
3. 【請求項３】 テレビカメラは自動焦点調節機能を有す
   るものとすることを特徴とする請求項１記載の移動式探
   傷ロボット
4. 【請求項４】 テレビカメラはズーミング機能を有する
   ものとすることを特徴とする請求項１記載の移動式探傷
   ロボット
5. 【請求項５】 吸着手段は真空吸盤により構成すること
   を特徴とする請求項１記載の移動式探傷ロボット