JPH0930409A - 従動走行車体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管内壁面に対する磁気吸着した状態で従動走
行をスムーズに行え、さらに、走行車体に備える必要が
ある機器収納空間を大きく取ることが可能な従動走行車
体を得る。 【構成】 磁気吸着力により管内壁面に吸着しながら管
内を走行する走行車体を直列に連結した走行装置に備え
られ、独立に操舵走行可能な駆動走行車体１０ａ、１０
ｂに連結されて管内壁面を従動走行する従動走行車体２
０ａ、２０ｂを構成するに、走行車体の底面に前記管内
壁面に接触して回動する球状車輪２１を備えるととも
に、前記管内壁面に対して非接触に永久磁石２２を備
え、前記底面であって、前記球状車輪２１の露出部を除
く部位をテフロンシートで被服する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管径、配管姿勢（水
平、垂直）が変化し、また、弁等が設けられる管内を、
走行面に付着しながら走行し、管内の点検を行う管内走
行装置に関するものであり、さらに詳細には、こういっ
た管内走行装置にあって、駆動走行車体とは別体に備え
られる従動走行車体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような管内走行をおこなおう
とする場合は、走行車本体の外周部から３個以上の車輪
を配管内面に押付け、その押付け力の摩擦力で走行車本
体の姿勢を保持し、かつ、車輪を駆動し走行する車輪張
出し式管内走行車、または、磁力を利用して磁性体の走
行面に吸着し走行するものが、各種提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、車輪張
出し式走行車では、 管径が広範囲（例えば、２００Ａ〜６００Ａの配
管）に異なる場合、対象配管径に応じて車輪を張出すた
めのストロークが約２００ｍｍ以上必要であるため、最
小配管径内（約２００ｍｍ）に車輪張出し機構を収納す
ることができない。（適用できる管径の範囲が狭い。） ティーズ等の分岐を有する配管では、車輪を押付け
るために必要な管内面がないため走行ができない。ある
いは、最悪の場合、転倒、落下を起こす。 等の不具合がある。そこで、広範囲な管径に対応でき、
ティーズ等の分岐を有する配管内を走行できる走行車と
して、通常、車軸の両端側に一対備えられる磁気吸着輪
体により管内壁面に吸着可能な走行体を備え、車軸駆動
機構及び車軸操舵機構で管内を管軸及び管周方向に走行
し、走行車先端に搭載したカメラで、管内面を点検、観
察を行う磁気車輪式走行車が提案されているが、下記の
不具合がある。 走行車体を単一の車体から構成する場合は、例え
ば、管径の小さい管のエルボ、ティーズ部を曲がること
が比較的困難となる。さらに、このような曲がりを伴っ
た走行を可能とするために、走行・操舵機構を備えて車
体を構成すると、例えば蓄電池やケーブル用のリールを
収納する空間が極端に小さくなり、実質上、長距離走行
ができない。 上記のような問題を解決するために、管内走行装置
を操舵自在な磁気吸着式の駆動走行車体と、従動走行車
体との組み合わせから構成することも考えられるが、従
来、このような目的で好適に使用可能な磁気吸着式の従
動走行車体は得られていない。 さらに、上記のような目的を達成できる磁気吸着式
の従動走行車体にあっても、例えば、管内に存在する錆
付着の問題を解消する必要があるとともに、車体内にお
いて、走行以外の目的で使用できる空間を充分に確保し
ながら、なお、例えば、比較的管径の小さい管内走行に
も対応できる従動走行車体を得ることが、望ましい。

【０００４】本発明の目的は、上記問題点を解決するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め本発明では、磁気吸着力により管内壁面に吸着しなが
ら管内を走行する走行車体を直列に連結した走行装置に
備えられ、独立に操舵走行可能な駆動走行車体に連結さ
れて管内壁面を従動走行する従動走行車体を以下のよう
に構成することにある。即ち、請求項１に係わる、本願
従動走行車体の第１の特徴構成は、走行車体の底面に管
内壁面に接触して回動する球状車輪を備えるとともに、
管内壁面に対して非接触に永久磁石を備え、前記底面で
あって、球状車輪の露出部を除く部位をテフロンシート
で被服したことにある。本願第１の特徴構成を備えた従
動走行装置において、前記走行車体の底面に少なくとも
３個の球状車輪が非直線的に分散配置して備えられると
ともに、前記永久磁石が、分散配置された複数の球状車
輪の中間位置に配設され、前記永久磁石において、その
断面積が最大となる面が前記管内壁面に対向して配設さ
れていることが好ましい。この構成が請求項２に係わ
る、本願第２の特徴構成である。さらに、本願第１また
は本願第２の特徴構成を備えた従動走行装置において、
走行車体の前後方向にあって、前記走行車体が、車体底
部側が幅狭で車体上部側が幅広の側面視扇型の形状に構
成されていることが好ましい。この構成が、請求項３に
係わる本願第３の特徴構成である。そして、それらの作
用・効果は次の通りである。

【０００６】

【作用】本願第１の特徴構成を備えた従動走行車体にあ
っては、底面に球状車輪を備えているため、通常必要と
なる車輪の操舵機構が不必要となり、また、吸着手段と
して、永久磁石を管内壁面に対して非接触で従動走行車
体の下部に取付けているため、管内壁面である走行面に
付着しながら吸着従動走行をおこなうことができる。さ
らに、球状車輪による走行構造、永久磁石による吸着構
造を採用するため、こういった機器に要する空間が極端
に小さくなる。従って、従動走行車体に、走行以外の目
的で使用できる空間が比較的大きく確保でき、例えばこ
の空間を蓄電池、信号ケーブル用リールの設置スペース
とすることができ、結果的に、例えば、長距離走行が必
要な場合に、この従動走行車体と駆動走行車体とを組み
合わせることにより、充分な蓄電池量、ケーブル量を備
えた管内走行装置を得ることができる。さらに、従動走
行車体の少なくとも底面（球状車輪の露出部を除く）
を、テフロンシートで被服した構造を採用するため、た
とえ、走行対象の管内に錆等がある場合においても、錆
等の永久磁石への直接的な付着を防止でき、さらに、底
面に付着した錆にあっても、走行に伴って、管内面との
接触により、剥離、離脱しやすく、錆の問題を解消でき
る。又、後述するように段差部の走行にも役立つ。本願
第２の特徴構成を備えた従動走行車体にあっては、少な
くとも３個の球状車輪が車体底面に非直線的に分散配置
され、これら分散配置された球状車輪の間に永久磁石を
配設するため、球状車輪により車体底面を管内壁面から
所定距離隔てた位置に適切に位置保持することとなる。
そして、これらの球状車輪の間に永久磁石を備えるた
め、この磁石と管内壁面とを確実に平行に位置保持可能
となり、安定した磁気吸着力を確保できるとともに、例
えば、特定の方向において、磁気吸着力が強く、従動走
行車体が、この特定の方向に移動し易いといった問題を
生むことはない。さらに、断面積が最大となる面を管内
壁面に向けているため、強い磁気吸着力を発揮できる。
本願第３の特徴構成を備えた従動走行車体にあっては、
走行車体が側面視扇型に形成される。従って、例えば、
この従動走行車体が、管のエルボを通過する場合にあっ
ては、車体底面側である幅狭の部位をエルボの曲率半径
が小径側に、さらに車体上面側である幅広の部位をエル
ボの曲率半径が大径側に位置させて走行される場合にあ
っても、内壁面との干渉なく走行をおこなうことができ
る。即ち車体高さを高くでき機器収納空間を大きく取る
ことができる。この状況の具体的状況が、図７（ニ）に
示されている。

【０００７】

【発明の効果】従って、本願第１の特徴構成を採用する
ことにより、充分な機器収納空間を備えながら、磁気吸
着式の従動走行を良好に行える従動走行車体を得ること
ができた。さらに本願第２の特徴構成を採用することに
より、管内壁面に対する磁気吸着力の偏りなく、駆動走
行車体の動きにスムーズに追従して、管内検査、管内作
業を良好におこなうことができる従動走行車体を得るこ
とができた。さらに、本願第３の特徴構成を採用するこ
とにより、曲がった走行対象に対しても、走行体内に備
えられる有用空間を充分に確保しながら、管内壁面との
干渉なく良好な走行が行える従動走行車体を得ることが
できた。

【０００８】

【実施例】本発明による管内走行装置の実施例を図面に
基づいて説明する。図１において、管内走行装置１は、
最前列と最後尾に車軸１２の両端側に一対の磁気吸着輪
体１３を備えた駆動走行車体１０ａ，１０ｂと、その中
間に球状車輪２１及び管内５０の壁面に対し非接触に取
付けられる永久磁石２２を備えた従動走行車体２０ａ，
２０ｂとで構成されており、夫々の各車体間１０ａ−２
０ａ，２０ａ−２０ｂ，２０ｂ−１０ｂを車体幅方向
（図１において表裏方向）の軸廻りに回転自在の軸受け
３０を介して連結棒３１（連結軸となっている）にて連
結され管内５０の壁面に吸着しながら管内５０を走行す
る。さらに駆動走行車体１０ａ，１０ｂには、車体先端
に設けられ管内５０の前方の状況及び溶接線を点検、観
察するカメラ１１（点検手段となっている）、車軸１２
を回転駆動する走行機構１４（駆動手段となってい
る）、車軸を操舵する操舵機構１５（操舵手段となって
いる）、駆動走行車１０ａ，１０ｂ本体の姿勢を検出す
る姿勢検出器１６（姿勢検出手段となっている）、マイ
クロコンピュータ、ドライバを内蔵し各センサの検出情
報の処理、各モータに対しての制御を司る制御装置１７
が具備されている。ここで、磁気吸着輪体１３と車軸１
２とは一体構成とされているため、これらを纏めて走行
体１２０と呼ぶ。また従動走行車体２０ａには、管内走
行装置本体あるいは各モータへの電力を供給する蓄電池
２３が具備され、従動走行車体２０ｂには、図示しない
地上部に設けられる監視制御装置と接続される光ケーブ
ル２５を、走行状態に応じて繰り出し、引き込むケーブ
ルリール２６、伝送する信号形態を変換するＥ／Ｏ，Ｏ
／Ｅを内蔵しケーブルリール２６を駆動するモータをド
ライブするドライバ２７が具備されている。このケーブ
ルリール２６は、監視制御装置から離間する側に走行す
る場合に繰り出し、近接する側に走行する場合に引き込
む。さらに、従動走行車体２０ａ，２０ｂ本体の側面〜
底面〜側面に渡ってテフロンシート２８が備えられてい
る。図２において、走行機構１４は、走行機構ケース７
０内に内蔵される走行用モータ７１、走行用減速機７２
から構成され、走行用モータ７１からの動力は、走行用
モータ７１の出力軸と走行用減速機７２の入力軸と噛み
合う一対のギヤ７３〜走行用減速機７２〜走行用減速機
７２の出力軸と車軸１２と噛み合う一対のギヤ７４と伝
達される。車軸１２には、磁石７５が内蔵され磁気吸着
輪体１３に接続される。磁気吸着輪体１３は、内部輪体
８０と、この内部輪体８０を収容し相互移動自在な中空
外部輪体８１で構成され、磁石７５の磁力が内部輪体８
０、中空外部輪体８１を介して管内壁５０１に導かれ、
駆動走行車体１０ａ，１０ｂを吸着させることができ、
走行用モータ７１を駆動することにより、車軸を介して
磁気吸着輪体１３が回転し管内５０を走行できる。ま
た、この時、走行用モータ７１に設けられるホールセン
サの信号を処理し走行用モータ７１の回転数を検出する
ことにより駆動走行車体１０ａ，１０ｂの走行距離が検
出される。図３において、操舵機構１５は、操舵機構ケ
ース９０内に内蔵される操舵用モータ９１、操舵用減速
機９２から構成され、操舵用モータ９１からの動力は、
操舵用モータ９１の出力軸と操舵用減速機９２の入力軸
と噛み合う一対のギヤ９３〜操舵用減速機９２〜操舵用
減速機９２の出力軸に取付けられる走行機構ケース７０
と伝達される。さらに、操舵用減速機９２の出力軸の回
転量即ち操舵角を検出する操舵角検出器９３０が操舵機
構９０に具備され、操舵用減速機９２の出力軸と噛み合
う一対のギヤ９４で接続されている。操舵用モータ９１
を駆動することにより走行機構１４全体を操舵し、磁石
吸着輪体１３を管軸方向または管周方向に向けることが
できる。また、磁石吸着輪体１３の駆動走行車体１０
ａ，１０ｂに対する操舵角は、操舵角検出器９３０によ
って検出される。

【０００９】図４において、球状車輪２１は、従動走行
車体２０ａ，２０ｂの下部に適数個（実施例では４個）
取付けられ、図５に示すように、その球状車輪２１の間
には磁石ケース１００に内蔵された薄い円筒状の永久磁
石２２が管壁５０１とギャップを設けて適数個（実施例
では３個）取付けてあり、永久磁石２２の磁力が管壁５
０１を通り従動走行車体２０ａ，２０ｂを吸着させるこ
とができる。なお、永久磁石２２の磁力はほぼギャップ
の２乗に比例して弱くなるが、永久磁石２２の断面積が
最も最大となる面（磁力が最も最大となる面）を管壁５
０１に対向させているので充分な吸着力が得られる。ま
た、テフロンシート２８を永久磁石２２の表面に取付け
ているため管内５０の錆の付着を防止することができ
る。従動走行車体２０ａ，２０ｂの吸着手段、走行手段
を上述の構成とすることにより、操舵機構を必要とせず
に管軸方向または管周方向の走行が駆動走行車体１０
ａ，１０ｂによって吸着できるため、従動走行車体２０
ａ，２０ｂを低床構造とすることができ車体空間を最大
限にとれ長距離走行に必要充分な蓄電池２３を搭載でき
る。

【００１０】次に管の溶接線の点検手段について説明す
る。 管内走行装置１を管内５０に挿入し、挿入後、図１
に示すように管軸方向（図中左方向）に走行する場合に
は、駆動走行車体１０ａ，１０ｂの操舵機構１５を駆動
し磁気吸着輪体１３を管軸方向に向け、走行機構１４を
駆動し、従動走行車体２０ａ，２０ｂを牽引しながら走
行させる。また、走行の際には、ケーブルリール２６を
光ケーブル２５を繰り出す方向に回転させると共に、最
前列の走行駆動車体１０ａのカメラ１１で管内５０の状
況をモニターできる。 なお、カメラの映像、各センサの情報は制御装置１
７、光ケーブル２５を介して図示しない地上部の監視制
御装置へ伝送され、また、監視制御装置からの指令は制
御装置１７へ伝送され、指令内容に応じ制御装置１７が
各センサの情報を検出処理し、各モータへ駆動指令を出
力し管内走行装置１本体を制御する。 走行経路に存在するエルボ部の溶接線Ｗの点検は、
図６に示すように、駆動走行車体１０ａの先端のカメラ
１１で溶接線を確認後、操舵機構１５を駆動し磁気吸着
輪体１３を管周方向に向け（図６（ロ））、走行機構１
４を駆動し溶接線に沿って走行しながらエルボ入口側の
溶接線を点検する（図６（ハ））。 点検後、磁気吸着
輪体１３を管軸方向へ向け、走行し（図７（ニ））、管
内走行装置１本体がエルボ通過後、最後尾の駆動走行車
体１０ｂのカメラ１１によって前述エルボ入口側の溶接
線と同様の手順でエルボ出口側の溶接線の点検を行う
（図７（ホ））。 ティーズ部の溶接線Ａ、Ｂ、Ｃの点検は、エルボ部
と同様に操舵機構１５、走行機構１４を駆動し、図７に
示すように、最前列カメラ１１による図中Ａ部点検（図
８（イ））〜走行（上昇、図８（ロ））〜最後尾カメラ
によるＢ部点検（図９（ハ））〜走行（下降、図９
（ニ））〜管内半周周走行（図１０（ホ））〜走行（上
昇、図１０（ヘ））〜最後尾カメラ１１によるＣ部点検
（図１０（ト））の手順で点検を行うことができる。 走行経路には、エルボ、ティーズ以外にレヂュー
サ、ドレッサに代表される段差部及びプラグ弁がある。
レヂューサ内の走行は、磁気吸着により管内に付着する
ため管の径に関係無く直管同様に走行できる。段差部の
走行は、図１１〜１４に示すように、駆動走行車体１０
ａは、中空外部輪体８１が段差部で転動が止められると
（図１１（ロ））、内部輪体８０が中空外部輪体８１の
内面に沿って転動し車体本体が持ち上げられ（図１１
（ハ））、同一車体にある後方の走行機構１４の働きに
より、内部輪体８０が上部側の走行面に達し（図１２
（ニ））、再び中空外部輪体８１が転動することにより
駆動走行車体１０ａの段差部の乗り越えができる（図１
２（ヘ））。従動走行車体２０ａは、駆動走行車体１０
ａに牽引されながら、従動走行車体２０ａの外部に具備
されたテフロンシート２８を介して段差部を滑りながら
段差部を乗り越える（図１３（ト）〜図１４（ル））。
順次、同様の方法で後方の従動走行車体２０ｂ、駆動走
行車体１０ｂが通過し、管内走行装置１本体の段差乗り
越えができる。プラグ弁内の走行は、まず、姿勢検出器
１６により幅方向に寸法制約があるプラグ弁との相対関
係が認識できるため駆動走行車体１０ａが通過でき、さ
らに、車体間が車体幅方向の軸廻りのみに回転するよう
に連結されているため、車体の幅方向に対しての自由度
が規制され、順次従動走行車体２０ａ，２０ｂ、駆動走
行車体１０ｂが通過できる。 所定の点検を終えた後の帰路は、ケーブルリール２
６を光ケーブル２５を巻取る方向に回転させながら走行
させると共に、最後尾の駆動走行装置１０ｂのカメラ１
１で管内５０の状況をモニターすることができる。

【００１１】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】本発明の第１実施例に係わる管内走行装置の側
面図

【図２】走行機構の断面図

【図３】操舵機構の断面図

【図４】従動走行車体の底面図

【図５】従動走行車体の吸着作用図

【図６】エルボ部の溶接線点検状態図

【図７】エルボ部の溶接線点検状態図

【図８】ティーズ部の溶接線点検状態図

【図９】ティーズ部の溶接線点検状態図

【図１０】ティーズ部の溶接線点検状態図

【図１１】段差部の走行状況の説明図

【図１２】段差部の走行状況の説明図

【図１３】段差部の走行状況の説明図

【図１４】段差部の走行状況の説明図

【符号の説明】

１０ａ 駆動走行車体（最前列） １０ｂ 駆動走行車体（最後尾） ２０ａ 従動走行車体 ２０ｂ 従動走行車体 ２１ 球状車輪 ２２ 永久磁石 ２８ テフロンシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 乙雄 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 金内 信 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 深川 幸夫 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 宮内 礼三 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気吸着力により管内壁面に吸着しなが
   ら管内を走行する走行車体を直列に連結した走行装置に
   備えられ、独立に操舵走行可能な駆動走行車体（１０
   ａ）（１０ｂ）に連結されて管内壁面を従動走行する従
   動走行車体（２０ａ）（２０ｂ）であって、走行車体の
   底面に前記管内壁面に接触して回動する球状車輪（２
   １）を備えるとともに、前記管内壁面に対して非接触に
   永久磁石（２２）を備え、前記底面であって、前記球状
   車輪（２１）の露出部を除く部位をテフロンシート（２
   ８）で被服した従動走行車体。
2. 【請求項２】 前記走行車体の底面に少なくとも３個の
   球状車輪（２１）が非直線的に分散配置して備えられる
   とともに、前記永久磁石（２２）が、分散配置された複
   数の球状車輪（２１）の中間位置に配設され、前記永久
   磁石（２２）において、その断面積が最大となる面が前
   記管内壁面に対向して配設されている請求項１記載の従
   動走行車体。
3. 【請求項３】 走行車体の前後方向にあって、前記走行
   車体が、車体底部側が幅狭で車体上部側が幅広の側面視
   扇型形状に構成されている請求項１または２記載の従動
   走行車体。