JPH10109671A - 磁気吸着クローラ型作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気吸着クローラ作業装置のずり落ちをなくし
て走行性能の向上，操舵性能の向上及び吸着性能の向
上、により遠隔作業を確実に行えるようにする。 【解決手段】磁石片３５を多数配置したチェーン３４，
磁石片３５の動きを規制するチェーンガイド及びチェー
ンを駆動する走行駆動ユニットとを具備した複数の磁気
クローラと、磁気クローラを同心円状に配置する走行台
車１と、これら複数の磁気クローラの少なくとも一つに
操舵機能を与える操舵駆動ユニットと、走行台車に超音
波検査などの作業ユニットから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼製容器などの壁
面に磁気吸着して追従走行しながら、遠隔自動で点検，
補修等の作業する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、特開昭57−133348号公報
のように鋼製容器１の壁面に磁気吸着する複数個のマグ
ネットにより閉ループが形成される磁気クローラ２５を
２組配列し、これらを各々独立して回転させることによ
り、容器上を前進，後進及び方向変換などを行い、目的
の超音波探傷作業を遠隔自動で行うことが可能であっ
た。

【０００３】また、特開昭62−268782号公報のように４
個のマグネットホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７
ｄにより走行面に磁気吸着するとともに、これらを走行
駆動用モータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにより回
転させることにより移動装置１を走行できる。またマグ
ネットホイールは、ステアリング用モータ３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ，３１ｄによりそれぞれ独立してステアリン
グ駆動が可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、前者
の磁気吸着クローラ型の超音波探傷装置(走行部材２１)
は、吸着面が面接触のため大きな吸着力を得られるこ
と、走行時は先頭の磁石が吸着面から剥がれると同時に
最後部の磁石片が吸着する動作のため、これら中間の磁
石片は動かず吸着状態にあること等の特長がある。

【０００５】しかし、この装置の課題は、垂直面での方
向変換で、滑りが発生して下方にずり落ちるため、その
場旋回ができない点である。すなわち、片側の磁気クロ
ーラ３５を回転駆動させると、回転しながら滑りが発生
する。他方の磁気クローラ３５はクラッチにより回転自
在なっているため、磁気クローラ３５は回転し、かつ滑
りながらその方向を変える。このように、両側の磁気ク
ローラ３５に滑りが発生し、重力により装置が下方にず
り落ちる。この他、両側の磁気クローラ３５をそれぞれ
逆方向に回転駆動し、装置を旋回させる方法もあるが、
この場合も同様に滑りが発生し、下方にずり落ちる。

【０００６】これに対して、後者の移動装置１は、マグ
ネットホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄをそれ
ぞれステアリングモータ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１
ｄにより、独立してステアリング駆動ができるので、滑
りを発生させることなく、方向変換ができる。しかし、
この移動装置の課題は、吸着面が線接触になるため吸着
力を大きくできないこと、また回転駆動時に負荷が大き
くなると、マグネットホイール１７ａ，１７ｂ，１７
ｃ，１７ｄに回転滑りが発生し易くなること等である。

【０００７】本発明の目的は、磁気吸着クローラ型作業
装置のずり落ちをなくし走行性能を向上させること、操
舵性能を向上させること及び走行面への吸着性能を向上
させること、により遠隔作業を確実に行えるようにする
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ガイドレールにより、吸
着面の磁石片すべてに負荷が分散して懸かるような負荷
分散型の磁気クローラ方式とし、必要最小限の吸着面積
にした複数の磁気クローラとし、かつこれら複数台の磁
気クローラを走行台車同心円状に配置するとともに、こ
れらの磁気クローラのうち少なくとも一つの磁気クロー
ラを旋回動作を含む操舵を可能にする。

【０００９】本発明によれば、走行面で所定の吸着力を
確保できるとともに、少なくとも一つの磁気クローラを
操舵可能にすることにより、滑りを発生させることな
く、その場旋回が可能になるなど、操舵性能が向上す
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の磁気吸着クローラ型作業
装置を、容器壁面の溶接部及びその近傍を検査する超音
波検査装置に適用した場合の一実施例について説明す
る。

【００１１】図１は吸着面側から見た超音波検査装置１
０の平面図で、走行台車１に同心円状に配置された４台
の磁気クローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより、図２に
示すような容器壁面４０に磁気吸着し、これを図１のモ
ータ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで駆動することにより、吸
着走行させて超音波検査をする。

【００１２】以下、超音波検査装置１０の構成，動作な
どの詳細について説明する。超音波検査装置１０は、図
２に示すように容器壁面４０に磁気吸着しながら溶接部
６０に沿って走行するとともに、超音波探触子を組み込
んだ探触子ヘッド２１をアーム２３に沿って走査し、溶
接部６０及びその近傍の鋼材中の欠陥などを検査する。
この場合、溶接部６０と直交した方向の溶接部６１に沿
って移動させる必要もあるため、超音波検査装置１０の
走行方向を変える必要がある。またこれらの溶接部６
０，６１に沿って超音波検査装置１０を追従走行させる
ため、これを操舵しながら追従制御する必要がある。モ
ータの駆動電源，超音波信号などの電気系統は、ケーブ
ル１１を介して遠隔に設置される走行制御装置，超音波
送，受信装置と接続され、遠隔制御される。

【００１３】超音波検査装置１０は、図１のように、走
行台車１の下面（容器壁面側）の同心円１９に沿って配
置された４台の台車５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに取り付け
た磁気クローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを各々のモータ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで回転駆動することにより、容
器壁面に磁気吸着しながら走行する。この走行距離は、
容器壁面に接触して回転する車輪８の回転数を、この車
軸に接続されるエンコーダ９で計数することにより検出
される。

【００１４】また、超音波ビームを所定の検査範囲に入
射させるため、超音波探触子２０をアーム２３に沿って
走査する必要がある。このため、走行台車１に固定した
フレーム２４に取り付けたモータ２７でギヤ２５，２６
を介してボールねじ２２を回転させることにより、これ
と移動自在に連結している探触子ヘッド２１をアーム２
３に沿って移動させ、超音波探触子２０を走査する。こ
の超音波探触子２０の移動量は、ボールねじ２２の回転
数をギヤ２９，２８を介して、フレーム２４の他端に取
り付けたエンコーダ３０で計数し、検出する。

【００１５】磁気クローラ３ａ〜３ｄの側面は図３に示
す通りで、モータに連結した回転軸３２の回転により回
転するスプロケット３３は、これと噛み合うチェーン３
４上を回転しながら移動する。これによりチェーン３４
は容器壁面４０を移動するため、走行方向の先頭側の磁
石片３５が新たに吸着するとともに、後端の磁石片３５
が容器壁面４０から剥がされる。この動作を繰り返すこ
とにより、走行台車１は移動する。このため、この二つ
のスプロケット３３間の吸着している磁石片３５は、チ
ェーン３４の移動で容器壁面４０から剥がされるまで吸
着したその位置に留まる。

【００１６】この二つのスプロケット３３間に吸着して
いる磁石片３５には、負荷がこれら全体に分散して懸か
るようにし、かつ個々の剥がれを防止するために磁石片
３５と連結したチェーンシャフト４１をガイドレール３
６の溝内に入れ、壁面との垂直方向の動きを規制してあ
る。また、容器壁面４０から剥がされた磁石片３５のチ
ェーンシャフト４１は、ガイドバー３７に沿って摺動し
ながら移動する。

【００１７】これらのチェーンシャフト４１，ガイドバ
ー３７，回転軸３２は、２枚のホルダ６により挟まれる
ように支持される。またホルダ６は、台車５に４本の支
持シャフト３１を介して支持されている。この間には台
車５と支持シャフト３１と一体のつば３９とにそれぞれ
両端が固定されたバネ３８を介して弾性支持される。ま
た、台車５のシャフト１２は、図１の走行台車１上の同
心円１９に沿って取り付けてある。

【００１８】これを図３のＡ〜Ａ矢視で示すと図４にな
る。同様に図４から説明すると、走行台車１にシャフト
１２を介して支持された台車５は、つば３９と台車５に
固定されたバネ３８を介して支持された支持シャフト３
１により、２枚のホルダ６を懸架している。このホルダ
６には、ガイドレール３６とガイドバー３７が取り付け
られ、これに沿ってチェーン３４に連結された磁石片３
５とチェーンシャフト４１が摺動する。この駆動は、モ
ータ７で回転軸３２を回転させることにより、これと一
体のスプロケット３３が回転するため、これと噛み合う
チェーン３４も回転移動し、チェーンシャフト４１を摺
動させるとともに磁石片３５も移動させる。

【００１９】図３，図４のシャフト１２は、図１に示す
同心円１９に沿って配置されるため、磁気クローラ３
ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを同心円１９の接線に沿って整列
させることが可能になり、円滑な旋回動作（操舵）がで
きる。また、磁気クローラ３ａ〜３ｄを一方向に整列さ
せることにより、前進，後進が行える。さらに、走行面
のうねり，重力等による走行台車１の蛇行を防止するた
め、走行台車１に搭載した傾斜角センサ（図示せず）の
信号に基づいて、操舵用の磁気クローラ３ｃ，３ｄを操
舵することにより、走行方向（走行台車の傾斜）の制御
も可能である。超音波検査装置１０は直進走行の他に操
舵できるようにしてある。図１の４台の台車５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄのうち、２台の台車５ａ，５ｂは、走行
台車１にこの状態で固定されて取り付けられ、他方の２
台の台車５ｃ，５ｄは、走行台車１に同心円１９の接線
方向にも旋回自在に取り付けられている。

【００２０】図１に示す超音波検査装置１０を、この面
と反対側の方から見ると図５になる。超音波検査装置１
０の走行台車１には、探触子ヘッド２１をアーム２３に
沿って走査するためにモータ２７と、この位置を検出す
るエンコーダ３０が走行台車１に取り付けてある。ま
た、走行台車１には、図１に示す台車５ｃ，５ｄの図５
のシャフト１２ｃ，１２ｄが貫通し、回転自在に取り付
けてある。図１の磁気クローラ３ｃ，３ｄの操舵は、図
５のシャフト１２ｃ，１２ｄを回転させるためのモータ
１６ｃ，１６ｄがそれぞれ取り付けてあり、この回転力
がホルダ１５ｃ，１５ｄに支持されたウオーム１４ｃ，
１４ｄとウオームホイール１２ｃ，１２ｄを介して伝達
することにより可能となる。

【００２１】すなわち、図１に示すような磁気クローラ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの配置により超音波検査装置１
０の前進，後進が可能になり、また、磁気クローラ３
ｃ，３ｄの操舵により走行方向の制御が可能になる。さ
らに、磁気クローラ３ｃ，３ｄを同心円１９の接線方向
することにより旋回が可能になる。

【００２２】超音波検査装置１０を旋回させる時は、四
つの磁気クローラのうち三つの磁気クローラを停止させ
た状態にし、旋回させる一つの磁気クローラだけを旋回
動作させる。これにより超音波検査装置１０の姿勢，位
置を変えずに磁気クローラの方向を変えることができ
る。続いて二つ目の磁気クローラだけを同様な方法で旋
回させる。

【００２３】例えば、図１の磁気クローラ３ｃをまず旋
回させるため、図５のモータ１６ｃを駆動し、シャフト
１２ｃを回転させ、図１の磁気クローラ３ｃだけを同心
円１９の接線方法に合わせれば、この動作中は残り三つ
の磁気クローラ３ａ，３ｂ，３ｄで吸着しているので、
超音波検査装置１０がずり落ちなど影響されない。磁気
クローラ３ｃの旋回動作が終わった後に残った磁気クロ
ーラ３ｄを同様に旋回させれば、残りの三つの磁気クロ
ーラ３ａ，３ｂ，３ｃが磁気吸着しているので、超音波
検査装置１０の姿勢，位置に影響を与えることなく、そ
の磁気クローラ３ｄのみを旋回できる。この後、同心円
１９の接線方向に列んだ四つの磁気クローラ３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄを同じ方向に回転させれば、超音波検査
装置１０は、目標の方向にその場旋回ができる。

【００２４】磁気クローラの所要旋回駆動力は、吸着力
と摩擦係数を乗じたものである。したがって例えば、走
行面が鋼製容器で、これと接する磁石片の接触面が鋼製
の場合であれば、摩擦係数は約０.２ であるため、磁気
クローラを旋回させる時は、吸着力の約１／５の小さい
力で方向変換ができる。

【００２５】図１の磁気クローラ３ａ，３ｂ，３ｃ，３
ｄの配置方法に限定されるものでなく、図６に示すよう
に走行台車１の同心円１９上に磁気クローラ５２ａ，５
２ｂ，５２ｃ，５２ｄを正方形に配置し、モータ５３
ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄで駆動しても、超音波検査
装置１０を同様に走行させることも可能である。この場
合は、図５に示す四つの磁気クローラすべてに操舵機構
を設けることが必要である。これを同心円１９の接線方
向に向け、モータ５３ａ，５３ｂ,５３ｃ,５３ｄを同方
向に回転させることにより、その場旋回が可能になる。
また、操舵は四つの磁気クローラのすべてを旋回させる
か、あるいは自動車のように前あるいは後のいずれかの
二つの磁気クローラを旋回させても操舵することができ
る。

【００２６】実施例では、磁気クローラ６をバネ３８で
弾性支持する方式について説明したが、これに限定され
るものでなく、例えば、走行面の小さなうねりに対処し
て、磁石片３５とチェーンシャフト４１の間にバネを入
れ、これらを弾性支持すれば、磁石片３５単体を壁面の
変化に追従させた動作ができる。

【００２７】四つの磁気クローラ方式について説明した
が、これに限定されるものでなく、例えば、三つの磁気
クローラとし、走行台車の左右に配置した磁気クローラ
に走行機能を持たせ、前あるいは後に配置した磁気クロ
ーラに操舵機能だけあるいは操舵機能と走行機能の両機
能を持たせても、同様の目的を達成できる。

【００２８】実施例では、四つの磁気クローラのすべて
にクローラを駆動する駆動機構を設けることで説明した
が、これに限定されるものでなく、例えば、操舵機能を
持つ磁気クローラに走行機能を設けずに従輪とし、残り
の二つの磁気クローラで走行駆動することもできる。

【００２９】また、実施例では超音波検査装置に適用し
た場合について説明したが、これに限定されるものでな
く、例えば、渦流探触子を搭載させた渦流検査等の他の
点検作業あるいは溶接作業，磨き作業などに適用するこ
とができる。

【００３０】上記、実施例によれば以下の効果がある。

【００３１】１）旋回時に滑りが発生しないため、ずり
落ちがなくなる。

【００３２】２）滑りがなくなるため、その場旋回がで
きる。

【００３３】３）磁気クローラ３は、各々の吸着力の約
１／５の小さな力で旋回できる。

【００３４】４）磁気クローラ３を同心円状に配置する
ため、旋回動作が円滑である。

【００３５】５）磁気車輪の線接触に比べて、面接触に
なるため比較的大きな吸着力が得られる。

【００３６】６）ガイドレール３６で磁石片３５を吸着
面の垂直方向の動きを規制しているため、吸着面にある
すべての磁石片に負荷を分散させることができる。

【００３７】７）バネ３８等を介して弾性支持している
ため、走行面のうねり等の変化に追従できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、磁気吸着クローラ型作
業装置のずり落ち等をなくすることができるため、走行
性能の向上，操舵性能の向上及び吸着性能の向上、によ
り遠隔作業を確実に行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸着面から見た平面図。

【図２】図１の走行状態を示す平面図。

【図３】磁気クローラを部分断面にした側面図。

【図４】図３の断面図。

【図５】図１の反対側から見た平面図。

【図６】他の実施例を示す吸着面から見た平面図。

【符号の説明】

１…走行台車、３…磁気クローラ、５…台車、７，２７
…モータ、８…車輪、９，３０…エンコーダ、１０…超
音波検査装置、１９…同心円、２０…探触子、２１…探
触子ヘッド、２２…ボールねじ、２３…アーム、２４…
フレーム、２５，２６，２８，２９…ギヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 典 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁石片を多数配置した閉ループ状のチェー
   ン、上記磁石片の動きを規制するチェーンガイド及び上
   記チェーンを駆動する走行駆動ユニットとを具備した磁
   気クローラと、上記磁気クローラを同心円状に複数個を
   配置した走行台車と、上記走行台車の移動量を検出する
   検出機構と、複数の上記磁気クローラの少なくとも一つ
   に操舵動作を与える操舵機構と、上記走行台車に搭載し
   た超音波検査などの作業ユニットとから構成されること
   を特徴とする磁気吸着クローラ型作業装置。
2. 【請求項２】磁石片を多数配置した閉ループ状のチェー
   ン、上記磁石片の動きを規制するチェーンガイド及び上
   記チェーンを駆動する走行駆動ユニットとを具備した磁
   気クローラと、上記磁気クローラを前後左右の同心円状
   に４個配置する走行台車と、上記走行台車の移動量を検
   出する検出機構と、上記四つの磁気クローラのうち左右
   の二つの磁気クローラと、前後の二つの磁気クローラに
   具備した操舵機構と、上記走行台車に搭載した超音波検
   査などの作業ユニットとから構成されることを特徴とす
   る磁気吸着クローラ型作業装置。
3. 【請求項３】磁石片を多数配置した閉ループ状のチェー
   ン、上記磁石片の動きを規制するチェーンガイド及び上
   記チェーンを駆動する走行駆動ユニットとを具備した三
   つの磁気クローラと、上記三つの磁気クローラを走行台
   車に左右，前あるいは後の同心円状に配置した走行台車
   と、上記走行台車の移動量を検出する検出機構と、上記
   走行台車の左右に配置した走行機能だけの二つの上記磁
   気クローラと、上記走行台車の前あるいは後に配置した
   上記磁気クローラに具備した操舵機構と、上記走行台車
   に搭載した超音波検査などの作業ユニットとから構成さ
   れることを特徴とする磁気吸着クローラ型作業装置。
4. 【請求項４】複数の磁気クローラを各々弾性自在に走行
   台車に支持した請求項１，２または３に記載の磁気吸着
   クローラ型作業装置。
5. 【請求項５】複数の磁石片を各々弾性自在に上記クロー
   ラ用チェーンに支持した請求項４に記載の磁気吸着クロ
   ーラ型作業装置。