JPH0813421A - 橋梁用作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動速度が速く、強風や列車通過時の振動に
対して、作業車の揺動を防止することができる橋梁用作
業車を提供する。 【構成】 本発明の橋梁用作業車１０は、橋梁１の下部
フランジ７に吊り下がって橋梁１の下を移動する。フラ
ンジ７上を走行する車輪１９と、橋梁用作業車１０をフ
ランジ７にクランプするクランプ手段２９と、車輪１９
をフランジ７から回避させる車輪回避手段１４と、回避
した車輪１９を橋梁長手方向に移動させる車輪移動手段
１１、３１と、を具備する。手動運転あるいは自動運転
により、走行中の車輪１９がフランジ７上の走行支障物
３、５に近接した際に停止して橋梁用作業車１０をフラ
ンジ７にクランプし、車輪１９をフランジ７から待避さ
せた後車輪１９を該支障物３、５を越えて移動させ、そ
の後再び車輪１９をフランジ７上に戻してクランプ２９
を解除して再び走行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、箱桁タイプ鉄桁を有す
る鉄道用橋梁に代表される橋梁の下部フランジに吊り下
がって橋梁下を移動し、塗装の塗り替え作業のような橋
梁のメンテナンス作業等に利用される橋梁用作業車に関
する。特には、フランジ支障物（スティフナ等）の回避
動作を行う必要があるこの種の橋梁用作業車において、
移動速度を早くすることができる橋梁用作業車に関す
る。

【０００２】橋梁の塗装の塗り替え作業を例にとって説
明する。鉄道用橋梁の鋼製構造体の場合通常７〜８年周
期で塗装の塗り替えを行う。その際現状では、橋梁の下
や横に足場を組んで、その足場に人間が乗って作業を行
っている。このような作業においては次のような問題が
ある。 足場の取付け取り外し作業に手間がかかる。 塗装の下地処理（古い塗装やサビを落とすいわゆる
ケレン作業）は、ほこりがかかる悪環境下における重労
働である。 高所作業に伴う危険がある。 工期が長くなり工費もかなりなものとなる。 厳しい仕事であるため、人手不足が著しくなってき
ており、近い将来工事そのものができなくなるおそれも
ある。

【０００３】このような現状作業の問題を解決するもの
として、橋梁の下を移動する作業車を開発し、さらにそ
のような作業車にロボット（ケレンや塗装ロボット）を
載せて、塗装の塗り替え作業全体をロボット化してしま
おうという構想がある。特公平３−３４９８３や特開平
４−８５４０４には、そのような作業車が開示されてい
る。

【０００４】特公平３−３４９８３の作業車は、橋梁の
桁下フランジをクランプするクランプ機構を複数有する
親台車と子台車とを尺取り虫式に交互に前進させるもの
である。特開平４−８５４０４の作業車は、桁下フラン
ジ上を走行する複数の車輪を有し、フランジ上に支障物
があるときは、各車輪を独立に退避させることにより、
作業車が支障物を越えて前進するというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特公平３
−３４９８３の作業車にあたっては、動作が尺取り虫式
のみであるため、作業車の移動速度が遅くなるという問
題があった。塗装作業時であれば、元々作業しながらゆ
っくりと作業車は移動するのであるから問題はない。し
かし、作業車を橋梁に取りつける位置から離れた作業位
置まで移動する場合、作業終了後に作業車を初期位置に
戻す場合、作業中に塗料材料等の供給や作業機具等の交
換が必要になり橋台側に戻す場合のような場合は、ある
程度移動速度が速い方がよい。

【０００６】一方、特開平４−８５４０４の作業車は車
輪で桁下のフランジ上を走行するため、移動速度を速く
とれる。しかしながら、以下のような問題がある。 車輪を桁下フランジにのせただけでは、強風等の力に
より橋梁の桁下に停止中の作業車が揺動して作業に支障
が生じたり、車輪が桁下フランジから外れる恐れがあ
る。 また車輪を桁下フランジに下ろすときに車輪フランジ
と桁下フランジの間に間隙が必要であり、この間隙を確
保する位置制御動作に時間がかかる。そのため、車輪の
位置決め動作の頻度が少なくせざるをえない。

【０００７】本発明は以下のような利点を有する作業車
を提供することを目的とする。 移動速度を速くすることができる。 橋梁桁下で作業中にクランプで下部架台を橋梁に固定
することにより、強風や列車通過時の振動に対して、作
業車の揺動を防止することができる。長時間橋梁桁下に
セットしておく場合の固定手段としても有効である。な
お、作業中は上部架台が前後に動いて作業用ロボットの
橋軸方向の動作を実現する。 橋梁桁下フランジへのクランプ爪セット動作が車輪を
セットする動作よりも容易に実現できる。 伸縮開閉可能なクランプ機構を使用することにより作
業車を自動的に橋梁の桁下フランジにセット可能であ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の橋梁用作業車は、橋梁の下部フラン
ジに吊り下がって橋梁下を移動する橋梁用作業車であっ
て；上記フランジ上を走行する車輪と、橋梁用作業車を
フランジにクランプするクランプ手段と、車輪をフラン
ジから回避させる車輪回避手段と、回避した車輪を橋梁
長手方向に移動させる車輪移動手段と、を具備する。そ
して、手動運転あるいは自動運転により、走行中の車輪
がフランジ上の走行支障物に近接した際に停止して橋梁
用作業車をフランジにクランプし、車輪をフランジから
待避させた後車輪を該支障物を越えて移動させ、その後
再び車輪をフランジ上に戻してクランプを解除して再び
走行することができる。

【０００９】本発明の一態様の橋梁用作業車は、橋梁の
下部フランジに吊り下がって橋梁下を移動する橋梁用作
業車であって；上記フランジ上を走行する車輪と、この
車輪から垂下する車輪コラムと、この車輪コラムを橋梁
巾方向に開閉可能に取付けた上部架台と、この上部架台
を橋梁長手方向に移動可能に取付けた下部架台と、この
下部架台をフランジに固定するためのクランプ爪を有す
る開閉伸縮可能なクランプコラムと、を具備することを
特徴とする。

【００１０】この態様の橋梁用作業車においては、車輪
に対するフランジの相対位置を検出する車輪−フランジ
センサと、支障物を検出する支障物センサと、クランプ
爪に対するフランジの相対位置を検出するクランプ爪−
フランジセンサと、下部架台に対する上部架台の相対位
置を検出する架台センサと、支障物検出により車輪を停
止し、下部架台を進行方向に押し出し、次いでクランプ
コラムを閉・縮してクランプ爪をフランジに係合させて
クランプするとともに車輪を上昇させ、次いで車輪コラ
ムを開して車輪をフランジから回避し、次いで上部架台
を前進させることにより車輪を支障物を越えて前方へ移
動させ、次いで車輪コラムを閉して車輪をフランジ上に
戻し、その後クランプコラムを伸・開してクランプを解
除するとともに車輪をフランジに下ろすという一連の動
作を行う支障物自動検出回避制御装置と、をさらに具備
することとしてよい。この作業車は、車輪がフランジ上
の支障物を越えて移動するタイプの支障物回避動作を行
う。

【００１１】この態様の橋梁用作業車においては、車輪
に対するフランジの相対位置を検出する車輪−フランジ
センサと、支障物を検出する支障物センサと、クランプ
爪に対するフランジの相対位置を検出するクランプ爪−
フランジセンサと、下部架台に対する上部架台の相対位
置を検出する架台センサと、支障物検出により車輪を停
止し、下部架台を進行方向に押し出し、次いでクランプ
コラムを閉・縮してクランプ爪をフランジに係合させて
クランプするとともに車輪を上昇させ、次いで車輪コラ
ムを開して車輪をフランジから回避し、次いでクランプ
コラムを伸ばして車輪をフランジ下にまで降ろし、次い
で上部架台を前進させることにより車輪を支障物の下を
くぐらせて前方へ移動させ、次いでクランプコラムを縮
めて車輪をフランジ上面にまで上げ、次いで車輪コラム
を閉して車輪をフランジ上に戻し、その後クランプコラ
ムを伸・開してクランプを解除するとともに車輪をフラ
ンジに下ろすという一連の動作を行う支障物自動検出回
避制御装置と、をさらに具備することとしてよい。

【００１２】この態様の作業車は、車輪が、フランジ下
まで下降して、フランジの外側に大きく出っ張った障害
物をくぐって移動するタイプの障害物回避動作を行う。
例えば、並行して２列の桁が配置されている橋梁におい
て、両桁間の所々に連結構（両桁間をかけ渡すようなリ
ブ付き板状構造部）が設けられている場合、この連結構
の部分を通過するためには、このようなくぐるタイプの
動作が必要である。

【００１３】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る作業者を概
念的に示す側面図である。図２は、図１の作業車の一部
省略正面図である。

【００１４】この作業車１０は、橋梁１の下部フランジ
７に吊り下がって橋梁１下をその長手方向（図１の左右
方向、図２の紙面垂直方向）に移動する。作業車１０が
橋梁１のフランジ７に吊り下がる手段としては、車輪１
９を有する４本（前後・左右）の車輪コラム１４と、ク
ランプ爪２９を有する４本（前後・左右）のクランプコ
ラム２４とが備えられている。図１、図２の状態は、車
輪１９がフランジ７上に乗っており、クランプ爪２９は
フランジ７から外れており、作業車１０が車輪１９を回
転させて走行しうる状態である。なお、図２において、
図の左半分は車輪コラム１４を中心として、右半分はク
ランプコラム２４を中心として描いてあるが、実際には
図の右側にも車輪コラムが存在し、図の左側にもクラン
プコラムが存在する。

【００１５】車輪コラム１４の車輪コラム本体１７は、
作業車１０の上部架台１１の前後端部に、車輪コラム１
４の根元部のスライド１５で、橋梁巾方向に摺動自在に
取り付けられている。車輪コラム１４の上部には、車輪
１９が、コロ軸受（図示されず）等を介して取り付けら
れている。車輪コラム本体１７は、スライド駆動手段１
６（図２）によって橋梁１の巾方向にスライドする。こ
のスライドは、作業車１０を橋梁１に取り付け・取り外
しする際や、車輪１９が橋梁１のフランジ上の支障物
（スティフナ３等）を回避する際に駆動される。なお、
上部架台１１上には、ケレンや塗装作業を行うロボット
（図示されず）が搭載されることになる。車輪コラム本
体１７内には、車輪１９走行駆動用の機構が（図示され
ず）が設けられている。

【００１６】上部架台１１の下には、下部架台２１が、
橋梁１の長手方向に両者相対移動可能に設けられてい
る。図２の下部に示されている架台スライド３３と、図
１の下部架台２１の両端部上に搭載されている架台駆動
手段３１が、両架台１１、２１を連結・相対駆動するた
めに備えられている。

【００１７】下部架台２１の前後端部には、前後左右計
４本のクランプコラム２４が設けられている。クランプ
コラム２４は、図２に示されているように、下部架台２
１上に固定されたスイング支点２５を中心に、スイング
駆動手段２６によって橋梁１の巾方向にスイングする。
クランプコラム２４は、クランプ上下駆動手段２７と、
このクランプ上下駆動手段２７によって伸縮するクラン
プア−ム２８を有する。クランプア−ム２８の上端に
は、橋梁１のフランジ７の上面に引掛けることのできる
クランプ爪２９が設けられている。図１、２の状態は、
クランプ爪２９がフランジ７から外れた状態である。

【００１８】次に、図１、２の作業車１０が橋梁１のフ
ランジ７上の支障物を回避して前進する動作を説明す
る。図３は、図１、２の作業車が橋梁１フランジ７上の
支障物を回避して前進する動作を説明するための動作説
明図である。

【００１９】図３（Ａ）は、図１と同じく、車輪１９に
よってフランジ７上を走行する状態である。ただし、前
方（図の左側）車輪１９の直前（左側）に橋梁のスティ
フナ３及びその添接板５が存在しており、このまま前進
することはできず、ちょうど停止したところである。

【００２０】図３（Ｂ）は、（Ａ）の状態から、下部架
台２１だけが、（上部架台１１は停止したまま）前進
（左行）した状態である。前方クランプコラム２４は、
スティフナ３からかなり前方（左側）に位置している。

【００２１】図３（Ｃ）は、（Ｂ）の状態から、クラン
プ爪２９がフランジ７にかかり、クランプアーム２８が
縮んで下部架台２１が上に持ち上げられ、それに伴い上
部架台１１及び車輪２９も上に持ち上げられ、さらに前
側の（支障物を回避する側の）車輪コラム１４が橋梁１
の巾方向の外へスライドするように進んだ状態である。
すなわち、クランプがかかり、車輪がスティフナ等の支
障物を避けるために待避した状態である。

【００２２】図３（Ｄ）は、（Ｃ）の状態から、上部架
台１１が、下部架台２１上を、左へ進んだ状態である。
なお、左側車輪１９がスティフナ３の部分を通過する際
に、車輪１９とスティフナ３とが接触しない程度に、車
輪１９は外側に出ている。図示のように、左側の車輪１
９は、スティフナ３を越えて左側に移動している。

【００２３】図３（Ｅ）は、（Ｄ）の状態から、クラン
プア−ムを伸ばして下部架台を下げ、したがって上部架
台１１及び車輪コラム１４、車輪１９も下がり、車輪１
９がフランジ７上に再び乗った後に、クランプコラム２
４を外側にスイングさせた状態である。正面図として
は、図２に示す状態と同じである。すなわち、クランプ
が外れ、車輪がフランジ上に戻った状態である。

【００２４】図３（Ｆ）は、（Ｅ）の状態から、下部架
台２１が左行した状態である。作業車１０としては、
（Ａ）の状態に戻っている。しかし、左側車輪１９は、
スティフナ３を越えて左側に進んでいる。この後、同様
の動作を行えば、右側車輪１９がスティフナ３を乗り越
える。さらにその後は、車輪１９の回転走行によって、
作業車１０は前進する

【００２５】次に本発明の作業車の支障物回避動作の別
パターンについて説明する。図１４は、本発明の一実施
例に係る作業車の支障物回避動作の図３とは異なる一パ
ターンの動作説明図である。

【００２６】図１４（Ｋ）は、図３の（Ａ）、（Ｂ）動
作が終わったところである。すなわち、支障物１０１
（前述の連結構、図の紙面の垂直方向に大きく張出して
いる）の手前で作業車１０が止まり、下部架台２１を左
方に前進させてクランプ爪２９をかけてクランプし、ク
ランプコラム２４を縮めて、車輪１９をフランジ７上に
浮かしたところである。なお、支障物の検知は、クラン
プアームのクランプ爪に上向きに取付けたコイルスプリ
ング式リミットスイッチ（表４の上から２欄目）にて行
う。

【００２７】次に、車輪コラム１４を外側に開く。図３
の場合は、支障物の張出し量が少なかったため、図１４
（Ｋ）の状態から上部架台１１を左に進めれば車輪１９
は支障物をクリアして前進しえた。ところが、図１４の
場合の支障物１０１は紙面の手前方向に大きく張出して
いるため、この状態からそのまま上部架台１１を左に進
めたのでは、車輪１９が支障物１０１に当たってしま
う。そこで、今回は、車輪１９や車輪コラム１４を大き
く下に下げて、支障物１０１の下をくぐり抜けさせるの
である。

【００２８】図１４（Ｌ）は、（Ｋ）の状態から、クラ
ンプコラム２４が大きく下に伸びて下部架台２１と上部
架台１１とが下に下がり、そのため車輪１９もフランジ
７の下にまで下がった状態である。この（Ｌ）の状態か
ら、（Ｍ）の状態へと、上部架台１１を左へ進める。こ
のとき、車輪１９とその上方の支障物１０１との間には
スキマｈがあるため、車輪１９が支障物１０１に干渉す
ることはない。

【００２９】図１４（Ｎ）は、（Ｍ）の状態から、クラ
ンプコラム２４が縮んで、それにつれて上部架台１１、
車輪コラム１４、車輪１９等が上昇した状態である。図
１４（Ｏ）は、（Ｎ）の状態から、車輪コラム１４が巾
方向内側に（紙面奥方向）に閉じた後、クランプコラム
２４が縮み、車輪１９がフランジ７上に降り、クランプ
コラム２４が開いてクランプコラム２９がフランジ７か
ら外れ、さらにクランプコラム２４が縮んだ状態であ
る。

【００３０】図１４（Ｐ）は、（Ｏ）の状態から、下部
架台２１が左に進んだ状態である。この状態では、左側
の車輪１９が支障物１０１をくぐり抜けて、支障物１０
１の左側に通過している。この後は、同様の支障物回避
動作を行い、右側の車輪１９も、支障物１０１を通過さ
せる。

【００３１】図１４に示されている支障物回避動作の場
合、操作ステップが図３の動作よりも多くて支障物回避
に時間がかかる。しかし、連結構のような桁から大きく
張出した支障物も回避できるので、融通性に富んでい
る。

【００３２】より具体的な実施例について説明する。図
４は、本発明の一実施例にかかる作業車の車輪コラム部
の詳細を示す断面図である。車輪１９（図の右上）はツ
バ付きの車輪であり、橋梁のフランジ７上に乗ってい
る。車輪１９の車軸５３は、車輪コラム本体１７上の軸
受けホルダ５４にベアリングを介して支持されている。
車軸５３は、カサ歯車５１、４９を介して、垂直に伸び
る軸４７によって駆動される。軸４７は、カサ歯車４
５、４３を介して、水平に延びるスプラインシャフト４
１によって駆動される。スプラインシャフト４１は走行
モ−タ（図示せず）によって駆動される。カサ歯車４３
は、スプラインシャフト４１に対して、軸方向（図の左
右方向）に摺動可能となっている。このため、車輪コラ
ム本体１７が左右に移動しても、走行車輪１９の駆動に
支障はない。

【００３３】車輪コラム本体１７の底部には、リニアガ
イド（直線運動軸受の一種）からなるスライド１５が設
けられており、車輪コラム本体１７が上部架台１１上を
左右に摺動できるようになっている。もちろん、このリ
ニアガイドは上下方向の圧縮・引張力に耐えられるよう
になっている。また、車輪コラム本体１７の同じく底部
には、ラック６７が左右に延びるように切られている。
このラックにはピニオン６５がかみ合っている。ピニオ
ン６５は、軸６３を介して、モータ６１によって駆動さ
れる。このモータ６１は上部架台１１に固定されてい
る。したがって、ピニオン６５が回されると、ラック６
７が左右に動き、これに従って車輪コラム１７が左右に
動く。

【００３４】上部架台１１と下部架台２１との間にも、
リニアガイドからなるスライド３３が設けられている。
したがって、図の紙面の垂直方向に上部架台１１と下部
架台２１とは相対的にスライドする。この架台間の駆動
は、図１に示すタイミングベルト３２とモータ３１とに
よって行われる。

【００３５】図５は、本発明の一実施例に係る作業車の
クランプコラム部の詳細を示す断面図である。この図の
状態は、クランプコラム２７が橋梁のフランジ７に引掛
っている状態（クランプ状態）である。クランプ爪２９
はＬ字状にクランプアーム２８から出張ている。クラン
プアーム２８は、ナット７７を介して、スクリュー７５
の回転により上下に動くようになっている。なお、スク
リュー軸７５はモータ７１に駆動される。また、クラン
プアーム２８は、ガイドブッシュ７９を介してリニアシ
ャフト７３によって、上下動がガイドされる。

【００３６】スクリュー軸７５とリニアシャフト７３と
は、スラストベアリングを内蔵する軸受ケース７２によ
って連結されており、クランプコラム２７にかかる荷重
は、クランプアーム２８、ナット７７、スクリュー軸７
５、軸受ケース７２、リニアシャフト７３、スィング支
点２５、下部架台２１と伝達される。リニアシャフト７
３の下端は、スィング支点２５によって、下部架台２１
に連結されている。このため、リニアシャフト７３は、
図の左右方向にスィング可能になっている。

【００３７】リニアシャフト７３の左方向へのスィング
駆動は、ワイヤ車８３を介して、ワイヤ８５によってな
される。なお、ワイヤ８５の右端部にはプーリ、モータ
（図示されず）が設けられている。リニアシャフト７３
の右方向へのスィング駆動は、スプリング８１によって
なされる。スプリング８１の上端はクランプアーム２８
に連結されており、下端は下部架台２１に連結されてい
る。なお、クランプ中に停電になった場合やワイヤ８５
が切れた場合にも、クランプ爪２９と橋梁フランジ７と
の摩擦力が存在するため、スプリング８１程度の力では
クランプ爪２９がフランジ７から外れるようなことはな
い。また、ワイヤ駆動用モータに無励磁動作ブレーキ付
きモータを使用すると停電時の対策として確実である。
なお、クランプコラムの開閉を、スィング機構に加え
て、車軸コラムのようなスライド式機構（スィング支点
２５がスライドする）をも設けて行ってもよい。そうす
れば、桁巾の異なる橋梁にも使用できる作業車が得られ
る。

【００３８】図６は、本発明の一実施例に係る作業車の
総合的な制御系統の構成を示すブロック図である。表１
は、各モータの仕様をまとめた表である。

【００３９】

【表１】

【００４０】
表２、３、４は、各センサの仕様を
まとめた表である。

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】
モータについて説明する。作業車駆
動機構用モータは５種類１３個使用した（表１）。作業
車が橋梁上で動作中に振動が発生するのは好ましくな
い。そのため、作業車全体を駆動する車輪走行用モー
タ、架台と各コラムを駆動する架台移動用モータには速
度制御できるタイプのものを使用し、起動加速時あるい
は減速停止時の衝撃を少なくするとともに一定速度での
移動時にはある程度の速さを確保した。橋梁の下フラン
ジに作業車の車輪をセットするとき、下フランジと車輪
フランジの間隙を５mmに保つための正確な位置決めが必
要である。そのため、車輪コラムを駆動するモータにも
速度制御できるタイプのものを使用し、目標位置では低
速で位置決めを行えるようにした。クランプコラムの開
閉用や伸縮用のモータにはオン・オフタイプのモータを
使用した。

【００４５】センサについて説明する。センサは７種類
８６個使用した（表２）。このうち橋梁と作業車の位置
関係や接触検出に使用する外界センサは５８個、作業車
内の各部の位置関係を検出する内界センサは２８個であ
る。橋梁上の作業車の位置の検出には車輪のスプライン
軸に取り付けたロータリエンコーダを、上下架台の相対
位置の検出には磁気スケールを使用したリニアエンコー
ダを、車輪コラム位置とクランプコラム伸縮量の検出に
は直線形のポテンショメータを使用している。各位置検
出用センサは、移動量に対する分解能が適当になるよう
に選択した。橋梁と作業車の位置関係を検出する外界セ
ンサについては、作業車の動作と橋梁の検出位置の関係
を想定して、方式、性能、寸法を検討して選択した。

【００４６】特に重要な車輪回りのセンサについて説明
する。図７は、本発明の一実施例に係る作業車の車輪回
りのセンサを示す平面図である。図８は、図７の側面図
である。車輪１９前後（一番外側）にはリミットスィッ
チ９１、９１’を取付けられており、フランジ７上の支
障物（スティフナ３等）を検出する。リミットスィッチ
９１の下側（図８）に取付けられているのは、添接板５
検出用の光電スィッチ９２である。

【００４７】車輪１９の左側直前に取付けられているの
は、フランジ７の端部の位置を検出する２ケの光電スィ
ッチ９３（図７）である。図７の上側（フランジ７の外
側）の光電スィッチ９３がＯＮすると、車輪１９がフラ
ンジ７上にあると認識する。図７の下側の光電スィッチ
９３’は、脱輪警報用である。この光電スィッチ９３’
がＯＦＦすると、脱輪のおそれありとして、車輪走行を
即時に停止させ移動禁止状態にして、操作者に車輪位置
復旧動作を行うよう促す。これを受けて操作者は、車輪
位置復旧動作を起動して車輪を桁下フランジに対して適
正な位置にセットする。なお車輪位置復旧動作とは次の
動作である。まず、クランプア−ム２８を桁下フランジ
７に引っかけて、作業車１０全体を持ち上げて車輪１９
を桁下フランジ７から浮かす。このクランプアームで作
業車を吊った状態でスイング駆動手段（図２の２６）の
固定をゆるめると、作業車１０は自重により桁幅方向に
対しては適正な位置に落ちつく。この状態で車輪１９を
桁下フランジ７に対して位置決めを行う。車輪１９の右
側に取付けられているのは、車輪のフランジ着床を検出
するリミットスィッチ９４である。これらのセンサより
得られる情報を元にして、支障物回避自動運転を行う。

【００４８】制御部は、試験装置においては、パソコン
に入出力用ボードを接続し、各センサデータを入力する
とともに、モータ制御については、モータ制御盤に速
度、回転方向、停止などの指令を出すようにした。モー
タ制御盤は速度制御用のコントローラ、モータ回転方向
を切り換えるソリッドステートリレー、および電源関係
のブレーカなどをまとめて収納している。そのほかリモ
コン装置、マニュアル操作ボックス、モータ動作表示器
を取り付けた。

【００４９】位置・速度制御方法について説明する。作
業車本体の移動、架台の移動、および車輪コラムの移動
に台形パターン方式（図１１参照）の速度制御を使用し
た。移動方向は現在位置と目標位置の差の符号により決
める。加速制御、一定速度制御、および減速制御の切り
換えは、計測した位置偏差量とあらかじめ計算した切り
換え時の位置偏差量の比較により行う。前記各制御の切
り換え時の位置偏差量は、与えられた加速度、減速度、
および最高速度により計算する。減速制御に入ってか
ら、速度が一定値以下になったら一定の低速度で位置決
め制御を行う。なお、クランプアームの伸縮動作におい
ては位置制御のみ行っている。

【００５０】作業車を橋梁へセットする場合、最初に作
業車を橋梁の真下に移動する。その後、作業車本体の高
さが、他の吊り上げ装置あるいはジャッキ等を用いて、
クランプアームを伸ばしてクランプが下フランジにかか
る位置に上げる。この状態が作業車の橋梁へのセット動
作の初期状態（Ａ）となる。一連の動作を図９に示す。

【００５１】はじめに、（Ｂ）クランプアームのクラン
プを橋梁下フランジにかけて、（Ｃ）クランプアームを
縮めて作業車本体を引き上げる。なおクランプアームの
伸縮動作中は常に４本のアームの長さが同じ長さを保つ
ための平衡制御を行ない、作業車本体が水平を保つよう
にしている。（Ｄ）次に車輪を橋梁の下フランジ側に寄
せ、橋梁下フランジに対する車輪位置決めを行う。車輪
位置決め用センサとして反射型光電スイッチを使用し、
下フランジの端部を検出する。このときの橋梁下フラン
ジに対する車輪の高さは、橋梁下フランジの端部検出用
センサの検出誤差が少なく、かつセンサが橋梁に接触し
ない位置になるように決めている。（Ｅ）次に作業車本
体を下げて作業車の重量が車輪コラムにより支持される
ようにする。その後、（Ｆ）クランプアームを伸ばし、
（Ｇ）外側に開く。作業車を橋梁から取り卸す場合、前
記セット時動作から車輪位置決め動作を省いた逆の動作
となる。

【００５２】車輪走行動作は、移動方向と移動距離によ
る指示、橋梁の座標位置による指示、およびリモコン操
作による前進後進指示を行えるようにした。また、走行
中に車輪が橋梁下フランジから外れて落下することを防
ぐために、また橋脚への衝突を防止するために、各種チ
ェックを行っている。

【００５３】作業車の動作は、３つの機構初期状態と１
１種類のワークから構成した（図１０）。作業車の操作
者は、その時点で許可されるワークの種類を選択して作
業車を動かす。あるワークａからあるワークｂに移行す
る場合、パソコンディスプレイに移行可能なワークを表
示し、入力チェックを行って、マニュアル操作中の誤操
作を防止している。図中の吊り下げ初期状態とは、作業
車を橋梁へセットする前の作業車各部の位置関係を検出
した後の状態である。車輪走行初期状態とは、車輪を橋
梁にセットしてクランプを外した状態で車輪走行が開始
可能な状態である。作業初期状態とは、クランプを橋梁
にかけて作業車を固定した状態で上部架台を前後に移動
できる状態で、塗装や検査などの作業の初期位置を想定
している。

【００５４】なお、車輪位置復旧動作は、車輪走行中に
何らかの原因で作業車の車輪コラムが外れる方向へ移動
したとき、クランプアームをかけて車輪位置を正規の位
置へ戻す動作である。また自動走行模擬作業は、作業車
を塗装や検査などの作業に使用する場合を想定し、移動
範囲を与えると、ある一定間隔の作業位置を計算し、車
輪走行と架台移動を組み合わせて前記作業位置に移動す
る動作である。

【００５５】作業車の動作プログラムはＣ言語で記述し
た。作業車の動作は図１０のWORK０からWORK９により記
述しているが、各ワークは作業車の単位動作を記述する
単一のあるいは複数の関数から構成されている。例え
ば、作業車を移動距離指示または移動位置指示により移
動する、車輪アームを内側に動かして桁下フランジに位
置決めする、などで２０種類用意した。この関数は作業
車の単位動作を記述するので動作関数と呼ぶことにす
る。動作関数内では一定の処理サイクル時間内に、セン
サ状態入力、機器異常・機構状態異常チェック、演算・
判定、制御指令作成、制御出力、機構状態表示、動作関
数の終了判定、などを行っている。なお、割り込み制御
は使用しなかった。なお、図１２に作動車の動作プログ
ラムの一例を表すフローチャートを示す。さらに、図１
３に動作関数の処理方法の一例を表すフローチャートを
示す。

【００５６】作業車の橋梁へのセット動作では橋梁下フ
ランジの車輪位置決め動作がポイントとなる。この動作
は、作業車の最初のセット動作以外にも、支障物回避動
作、作業初期位置への移行動作など使用する頻度が高
い。試験では目標位置に対し１mm以内の精度で位置決め
可能であった。

【００５７】車輪走行動作試験について説明する。作業
車本体、架台、および車輪コラムの移動最高速度を徐々
に上げて試験し、それぞれ１０cm/s、４cm/s 、２．５
cm/sと設定して、橋梁上の作業車が揺れることなく安定
した動作をすることを確認した。なお作業車本体、架
台、および車輪コラムの加速度、減速度は１cm/s² とし
て試験した。

【００５８】支障物回避動作試験について説明する。橋
梁上車輪走行時に障害物となるスティフナーや添接板を
回避して移動するための動作アルゴリズムが有効である
ことを確認した。以上の動作試験により、試作した機構
方式が箱桁タイプの橋梁用作業車として使用できること
を確認した。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は
以下の結果を発揮する。 走行支障物のある橋梁であっても、その下桁フランジ
のスティフナ、添接板および並行して設置されている箱
桁間の連結構等を乗り越えて自走することのできる橋梁
用作業車を提供できる。その結果、橋梁の再塗装工事や
検査作業を合理化（ロボット化等）することができる。 走行支障物のない部分は車輪で高速走行できる。その
ため、作業車の点検・格納・出動動力が短時間ででき
る。

【００６０】従来の塗装作業における高所における足
場仮設撤去工事が不用となり危険作業の低減および塗装
工事費の低減の効果が期待できる。 全ての動力を電気により実現している本実施例の作業
車にあっては、油圧使用に比べて構成が簡易化されてい
るので、作業車の重量を軽減できる。

【００６１】作業車の操作は遠隔制御が可能であり、
操作者がきめ細かい作業をすることができる。 作業車の動作プログラムは操作者の誤操作を防止する
とともに異常動作防止のための各種チェックを行うよう
にもできる。

【００６２】クランプで作業車を桁下フランジに固定
した状態でも上部架台が鉄桁長手方向に移動できるた
め、上部架台に作業用ロボットを搭載した場合に、作業
用ロボットの作業範囲を大きくすることができる。した
がって作業能率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る作業車を概念的に示す
側面図である。

【図２】図１の作業車の一部省略正面図である。

【図３】図１、２の作業車が橋梁１フランジ７上の支障
物を回避して前進する動作を説明するための動作説明図
である。

【図４】本発明の一実施例にかかる作業車の車輪コラム
部の詳細を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例に係る作業車のクランプコラ
ム部の詳細を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施例に係る作業車の総合的な制御
系統の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の一実施例に係る作業車の車輪回りのセ
ンサを示す平面図である。

【図８】本発明の一実施例に係る作業車の車輪回りのセ
ンサを示す側面図である。

【図９】作業車の橋梁へのセットについての一連の動作
を示す説明図である。

【図１０】作業車の動作構成を説明する図である。

【図１１】モータ速度制御における台形制御方式の説明
図である。

【図１２】作動車の動作プログラムの一例を表すフロー
チャートである。

【図１３】動作関数の処理方法の一例を表すフローチャ
ートである。

【図１４】本発明の一実施例に係る作業車の支障物回避
動作の図３とは異なる一パターンの動作説明図である。

【符号の説明】

１ 橋梁 ３ スティフナ ５ 添接板 ７ フランジ １０ 作業車 １１ 上部架台 １４ 車輪コラム １５ スライド １６ スライド駆動手段 １７ 車輪コラム
本体 １９ 車輪 ２１ 下部架台 ２４ クランプコラム ２５ スィング支
点 ２６ スィング駆動手段 ２７ クランプ上
下駆動手段 ２８ クランプアーム ２９ クランプ爪 ３１ 架台駆動手段 ３２ タイミング
ベルト ３３ 架台スライド ４１ スプラインシャフト ４３ カサ歯車 ４５ カサ歯車 ４７ 軸 ４９ カサ歯車 ５１ カサ歯車 ５３ 車軸 ５４ 軸受ホルダ ６１ 車輪アーム移動用モータ ６３ 軸 ６５ ピニオン ６７ ラック ７１ クランプアーム伸縮用モータ ７２ 軸受ケース ７３ リニアシャフト ７５ スクリュー
軸 ７７ スクリューナット ７９ ガイドブッ
シュ ８１ スプリング ８３ ワイヤ車 ８５ ワイヤ ９１ リミットス
イッチ ９２ 光電スイッチ ９３ 光電スイッ
チ ９４ リミットスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 幸夫 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 高橋 美徳 東京都府中市本宿町３丁目22番18号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋梁の下部フランジに吊り下がって橋梁
   下を移動する橋梁用作業車であって；上記フランジ上を
   走行する車輪と、 橋梁用作業車をフランジにクランプするクランプ手段
   と、 車輪をフランジから回避させる車輪回避手段と、 回避した車輪を橋梁長手方向に移動させる車輪移動手段
   と、を具備し；走行中の車輪がフランジ上の走行支障物
   に近接した際に停止して橋梁用作業車をフランジにクラ
   ンプし、車輪をフランジから待避させた後車輪を該支障
   物を越えて移動させ、その後再び車輪をフランジ上に戻
   してクランプを解除して再び走行することを特徴とする
   橋梁用作業車。
2. 【請求項２】 橋梁の下部フランジに吊り下がって橋梁
   下を移動する橋梁用作業車であって；上記フランジ上を
   走行する車輪と、 この車輪から垂下する車輪コラムと、 この車輪コラムを橋梁巾方向に開閉可能に取付けた上部
   架台と、 この上部架台を橋梁長手方向に移動可能に取付けた下部
   架台と、 この下部架台をフランジに固定するためのクランプ爪を
   有する開閉伸縮可能なクランプコラムと、を具備するこ
   とを特徴とする橋梁用作業車。
3. 【請求項３】 車輪に対するフランジの相対位置を検出
   する車輪−フランジセンサと、 支障物を検出する支障物センサと、 クランプ爪に対するフランジの相対位置を検出するクラ
   ンプ爪−フランジセンサと、 下部架台に対する上部架台の相対位置を検出する架台セ
   ンサと、 支障物検出により車輪を停止し、下部架台を進行方向に
   押し出し、次いでクランプコラムを閉・縮してクランプ
   爪をフランジに係合させてクランプするとともに車輪を
   上昇させ、次いで車輪コラムを開して車輪をフランジか
   ら回避し、次いで上部架台を前進させることにより車輪
   を支障物を越えて前方へ移動させ、次いで車輪コラムを
   閉して車輪をフランジ上に戻し、その後クランプコラム
   を伸・開してクランプを解除するとともに車輪をフラン
   ジに下ろすという一連の動作を行う支障物自動検出回避
   制御装置と、をさらに具備する請求項２記載の橋梁用作
   業車。
4. 【請求項４】 車輪に対するフランジの相対位置を検出
   する車輪−フランジセンサと、 支障物を検出する支障物センサと、 クランプ爪に対するフランジの相対位置を検出するクラ
   ンプ爪−フランジセンサと、 下部架台に対する上部架台の相対位置を検出する架台セ
   ンサと、 支障物検出により車輪を停止し、下部架台を進行方向に
   押し出し、次いでクランプコラムを閉・縮してクランプ
   爪をフランジに係合させてクランプするとともに車輪を
   上昇させ、次いで車輪コラムを開して車輪をフランジか
   ら回避し、次いでクランプコラムを伸ばして車輪をフラ
   ンジ下にまで降ろし、次いで上部架台を前進させること
   により車輪を支障物の下をくぐらせて前方へ移動させ、
   次いでクランプコラムを縮めて車輪をフランジ上面にま
   で上げ、次いで車輪コラムを閉して車輪をフランジ上に
   戻し、その後クランプコラムを伸・開してクランプを解
   除するとともに車輪をフランジに下ろすという一連の動
   作を行う支障物自動検出回避制御装置と、をさらに具備
   する請求項２記載の橋梁用作業車。