JPH10286694A - 無軌条走行台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無軌条走行台車においては走行方向の制御を
行うことはできても、走行基準が必要となる。しかし、
遠隔操作にて走行方向の制御を行うことは技術を要し、
また数値制御装置を搭載すると走行台車の製造コストが
高価なものとなってしまう。 【解決手段】 上記課題を解決するために本発明に係る
無軌条走行台車は、台車本体の内部に底面に対して離隔
可能に設けられた磁石と、前記右側又は左側の車輪に独
立に接続された二つの駆動モータを独立に制御する制御
手段と、水平面からの傾斜角度によって異なる信号を出
力する水平検知器と、前記水平検知器の出力信号と予め
設定された基準値とを比較する比較演算部とを有し、前
記水平検知器を前記台車本体の左右方向において水平面
を検知し得る姿勢にて支持すると共に、前記比較演算部
による演算結果により前記制御手段が前記二つの駆動モ
ータを制御するよう構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】船殻、橋梁、タンクなどの構
造物の壁面を走行しながら切断、溶接、塗装、その他磁
気探傷、サンダー等の作業を行う走行台車に関するもの
であって、特にレール等の軌条を取り付けることなく走
行方向制御可能な走行台車及びその制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接トーチを搭載した走行台車は
有軌条走行台車と無軌条走行台車に大別されるが、有軌
条走行台車は予め溶接線に沿ってレールなどを敷設し、
これを倣わせるものである。また無軌条走行台車はレー
ルは必要としないが、溶接線に沿って敷設された壁であ
るガイドにアームを押し当てながら走行させるものが一
般であり、主に隅肉溶接に適用されている。従ってこれ
らはいずれもあらかじめレール又はガイドを敷設する必
要があり、溶接作業前の段取りに手間と労力を要してい
た。

【０００３】そこで本件出願人は、二つの駆動装置を有
して該駆動装置それぞれによって左右の車輪に独立に駆
動力を伝達するよう構成した無軌条走行台車を発明し、
特許出願している。上記構成において左右の車輪の速度
を変えることによって走行台車の方向を変えることが可
能であり、ガイドを敷設することを要しない無軌条走行
台車を提供することが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の如き無軌
条走行台車においては走行方向の制御を行うことはでき
るが、やはりガイドに代わる走行基準が必要となる。前
記出願においては有線または無線にて遠隔操作したり、
また走行方向前方からレーザーを発信してこれをセンサ
にて検出して走行方向のずれを矯正したり、また被走行
材上に引いたラインをアイトレーサにて倣うなどの方向
制御方法を開示している。

【０００５】しかし、遠隔操作にて走行方向の制御を行
うことは技術を要し、作業者によって品質のばらつきが
生じる場合がある。またレーザ発振器はその取り付けに
技術を要し、またその直進性ゆえに船穀等の湾曲した被
走行材には不向きである。また被走行材上に引いたライ
ンをアイトレーサによって倣う場合には、あらかじめ溶
接線にそってラインを引いておかなくてはならない。

【０００６】また、数値制御装置を搭載してデータ入力
により走行方向制御することも可能であるが、装置の製
造コストが高価なものとなってしまう。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る無軌条走行台車は、水平面に対して傾斜
した磁性体上を走行する無軌条走行台車であって、台車
本体の内部に底面に対して離隔可能に設けられた磁石
と、前記磁石を移動させる磁石移動手段と、前記台車の
左右両側に配置された複数の車輪と、前記右側又は左側
の車輪に独立に接続された二つの駆動モータと、前記二
つの駆動モータを独立に制御する制御手段と、水平面か
らの傾斜角度によって異なる信号を出力する水平検知器
と、前記水平検知器の出力信号と予め設定された基準値
とを比較する比較演算部とを有し、前記水平検知器を前
記台車本体の左右方向において水平面を検知し得る姿勢
にて支持すると共に、前記比較演算部による演算結果に
より前記制御手段が前記二つの駆動モータを制御するよ
う構成したことを特徴とする。

【０００８】また、前記水平検知器は左右方向に回動可
能に軸支されると共に、該水平検知器を任意の角度に於
いて支持しうる水平検知器支持手段を有することを特徴
とする。

【０００９】また上記無軌条走行台車は、前記水平検知
器を前記台車本体に固定して取り付けると共に、前記基
準値を入力する基準値入力手段と、該基準値を一時的に
記憶する基準値記憶手段とを有し、前記比較演算部が前
記水平検知器の出力信号と前記基準値記憶手段に記憶さ
れた基準値とを比較演算するよう構成することもでき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る無軌条走行台車の一
実施形態を、切断トーチを搭載した走行台車を用いて説
明する。図１は本実施形態に係る走行台車の上面図、図
２は走行台車上部の部分断面図、図３は水平検知器の出
力例を示す図、図４は走行台車の内部構造を説明する断
面図、図５は磁石を移動させる駆動力を伝達する構造を
表す図、図６は走行台車の側面断面図、図７は走行方向
制御系のブロック図、図８は走行方向制御のフローチャ
ート、図９は走行方向制御の例を示す図である。

【００１１】図１に示すように、本発明に係る走行台車
Ａは、台車本体１の右側にトーチ２を支持して被切断材
を切断するガス切断無軌条走行台車である。この走行台
車Ａは、台車本体１の内部に後述する磁石を有して被切
断材である走行面に吸着し、傾斜面及び壁面を走行しつ
つ切断作業を行うことが可能となっている。また、走行
台車Ａには図示しない操作ボックスが接続されており、
作業員が手動操作して走行させることができるようにな
っている。

【００１２】台車本体１の前方には手により把持する取
手１ａ、フックなどにより吊すためのリング１ｂ、及び
障害物に当接して台車の走行を停止させるためのリミッ
トスイッチ４が設けられている。また走行台車Ａの右側
には火炎による輻射熱から台車を守るための熱反射板１
ｄが取り付けられ、後方に台車本体１を床に置く際に使
用されるスタンド１ｃを備えている。また、台車本体１
のトーチ２と反対側には、磁石13を移動させるためのハ
ンドル５が設けられている。

【００１３】トーチ２はトーチホルダー９によって支持
され、図示しない配管により切断酸素、余熱酸素、燃料
ガス及びパイロットガスが供給されている。トーチホル
ダー９は台車本体１から延長された横棒８の先端に取り
付けられている。横棒８はトーチ左右ハンドル６及びト
ーチ上下ハンドル７によって位置を調節することが可能
である。また、台車本体１の上部には水平検知器３の角
度を設定するための角度ダイヤル３ａが取り付けられて
いる。

【００１４】図２に示すように、水平検知器３は回転軸
３ｂによって角度ダイヤル３ａに直接連結され、該角度
ダイヤル３ａの回転に伴って回転するよう構成されてい
る。角度ダイヤルの周囲には目盛りが描かれており、こ
れに従って角度ダイヤル３ａの回転角を設定し、図示し
ない手段によって固定することができる。水平検知器３
は回転軸３ｂの回転方向、すなわち矢印Ｘ方向に於い
て、自分の姿勢と水平面とを比較し、これに従った電圧
を出力するものである。

【００１５】たとえば走行台車Ａが壁面又は傾斜面を走
行する際には、図3(a)に示すように水平検知器３の回転
方向である矢印Ｘ方向が水平面Ｈを横切ることとなる。
このとき右回転をプラス方向、左回転をマイナス方向と
すると、図3(b)に示すように負の角度から正の角度に向
かって出力電圧が上昇する。このことから、０度を示す
基準電圧Ｖと出力電圧とを比較することにより、水平検
知器３の水平面Ｈに対する傾斜角を知ることができる。

【００１６】図４に示すように、台車本体１の駆動手段
は左右対称に形成され、それぞれ駆動モータ10が減速機
を介して車輪11に接続されて構成されている。車輪11は
左右両側に二つずつ取り付けられており、それぞれの車
軸がチェーン12によって連動するよう構成されている。
これら二つの駆動モータ10は前記制御部によっておのお
の独立に制御される。

【００１７】上記駆動モータ10は直流サーボモーター、
交流モーターなどを用い、供給電圧を変化させることに
よって回転速度を変化させることができる。これらのこ
とにより、左右の駆動モータ10を異なる速度で回転させ
れば、台車本体の走行方向の操舵が可能となる。

【００１８】このとき前後の車輪11をチェーン12によっ
て連動するよう構成したことにより、障害物などがあっ
ても安定して走行することが可能である。また車輪11の
表面にゴムを被覆すれば、被切断材との接触摩擦を大き
くすることができ、大きい牽引力を発揮することが可能
である。

【００１９】台車本体１の内部略中央には、底面に対し
て離隔方向に移動可能な磁石13が配置されている。この
磁石13としてはフェライト磁鋼または希土類の永久磁石
を用いている。また台車本体１の底板はアルミニウムや
ステンレス等の非磁性材によって構成されている。磁石
の上面にはＬ字型の部材であるジョイント13ａが取り付
けられており、立設された面に横方向に長いスリット13
ｂを有している。

【００２０】図５及び図６を用いて、磁石13の移動手段
を説明する。上述した如く、台車本体１の外部にはハン
ドル５が設けられており、その軸５ａを軸受14によって
回転自在に支持されている。軸５ａのハンドル５と反対
側の先端にはすぐば傘歯車15ａが取り付けられており、
台車本体１に取り付けられたすぐば傘歯車15ｂと噛み合
わさって従動するよう構成されている。

【００２１】すぐば傘歯車15ｂは台車本体１に回転自在
に取り付けられると共に、中心に雌ねじを形成して上下
シャフト16を噛み合わせている。上下シャフト16は上方
に雄ねじを形成すると共に下端にピン16ａを突出させ、
磁石13のジョイント13ａのスリット13ｂに嵌合させてい
る。この上下シャフト16は回転不能且つ上下摺動可能に
支持されており、すぐば傘歯車15ｂが回転することによ
って上下動し、ピン16ａを介してジョイント13ａに上下
方向の力を加えることができる。

【００２２】一方、磁石13の両側面にはそれぞれ二本の
ヒンジ17、18、左右併せて四本のヒンジが取り付けられ
ている。一方側について図６に則して説明すると、二本
のヒンジ17、18は上下に平行に配置され、それぞれの台
車前方側の端の回転軸17ａ、18ａを台車本体１に軸支す
ると共に、台車後方側の端の回転軸17ｂ、18ｂを磁石に
軸支している。これら回転軸17ａと18ａ、および17ｂと
18ｂはそれぞれ上下方向に同一直線上に配置されてい
る。

【００２３】このことにより、磁石13が上下シャフト16
によって上下動する際にヒンジ17、18も平行状態を保っ
たまま回動するため、回転軸17ｂ、18ｂは常に上下方向
に同一直線上に位置することとなる。従って、磁石13は
常に台車本体１の底面に対して平行に上下動することと
なる。このとき磁石13は台車本体１及び上下シャフト16
に対し前後方向に所定量移動することとなるが、ピン16
ａがジョイント13ａのスリット13ｂ内を移動することに
より、磁石13の前後移動を吸収することができる。

【００２４】このようにして磁石13を上下に移動させる
ことにより、磁石13が下方に移動した場合には磁石13と
被切断材とのエアギャップは最小となって吸着力が最大
となり、磁石13が上方に移動した場合には磁石13と被切
断材とのエアギャップは最大となって吸着力が最小とな
る。

【００２５】従って被切断材上を走行する場合には十分
な牽引力を発揮してホースやケーブル類を牽引すること
が可能となると共に、運搬時にはハンドル５を回転させ
て磁石13の被切断材に対する吸着力を減少させることが
でき、容易に引き離すことが可能となる。

【００２６】また台車本体１の内部には図７に示す制御
部19が設けられており、走行台車Ａの走行開始、停止、
走行距離、切断作業の開始及び終了などを制御するとと
もに、二つの駆動モータ10を独立に制御することにより
走行方向を制御するよう構成されている。

【００２７】次に、切断に際して水平検知器３の信号に
より走行方向を制御する手段について、図７及び図８を
用いて説明する。図７に示すのは方向制御系の装置のブ
ロック図、図８に示すのは走行方向制御のフローチャー
トである。

【００２８】切断を開始する際には、まず主電源を入れ
（Ｓ１）、角度ダイヤル３ａを所定の角度に設定（Ｓ
２）した後に、図示しない操作ボックスを操作して走行
台車Ａを切断開始位置まで移動させる。しかる後に切り
替えスイッチにより走行方向制御を自動制御に切り替
え、切断開始の信号を送出する（Ｓ３）。すると制御部
19は電磁弁20を解放して火炎を形成するとともに、水平
検知器３，駆動モータ10の動作を開始する（Ｓ４）。

【００２９】走行中において水平検知器３の出力電圧は
図７に示すように比較演算部18に送出されて、基準電圧
Ｖと比較される。これにより比較演算部18は角度ダイヤ
ル３ａが水平面に対し右または左に傾斜したことを認識
し、制御部19に信号を送出する。この信号が左に傾斜し
たこと示す場合（電圧低下）、制御部は二つの駆動モー
タ10を制御して走行台車Ａを右側方向へ操舵（Ｓ５）す
る。また逆に右に傾斜したこと示す場合（電圧上昇）、
制御部は走行台車Ａを左側方向へ操舵（Ｓ６）する。こ
れを繰り返すことにより、走行台車Ａは角度ダイヤル３
ａによって設定された角度に従って無軌条にて走行する
ことができる。

【００３０】そして所定の切断作業が完了（Ｓ７）する
と、制御部は電磁弁20を閉鎖するとともに駆動モータ10
及び水平検知器３の動作を停止させ（Ｓ８）、動作終了
（Ｓ９）となる。ここで切断作業の終了はリミットスイ
ッチ４が障害物に当接することにより行ったり、また図
示しない操作ボックスから操作したり、所定の距離をあ
らかじめ入力することなどにより行うよう構成すること
ができる。

【００３１】また、走行中に於いて水平検知器３が制御
部に送出する信号が所定回数以上連続して同一方向に傾
斜したことを示す場合には、エラーを検知した（Ｓ10）
として走行、切断及び水平検知器を停止（Ｓ11）する。
これにより予定しない切断を継続することなく、再び初
期セッティング（Ｓ２）から設定し直すことができる。

【００３２】上記説明した如く、走行台車Ａは水平検知
器３を常に水平面Ｈと一致させるよう方向制御すること
となる。これを用いて壁面又は傾斜面の切断を行う場合
の走行方向Ｙと角度ダイヤル３ａによる基準値設定の例
を、図９を用いて説明する。

【００３３】まず図9(a)に示す如く水平面Ｈに沿って切
断を行う場合には、走行台車Ａの走行方向Ｙと角度ダイ
ヤル３ａの設定角度とを一致させる。すると上述の如く
そうこう台車Ａは角度ダイヤル３ａを水平面Ｈと一致さ
せるよう走行方向を制御することから、走行台車Ａは水
平面Ｈに沿って走行し、水平な切断線Ｃを形成する。

【００３４】従って図9(b)に示す如く水平面Ｈに対して
角度θ俯角に切断する場合には、角度ダイヤル３ａを走
行台車Ａの走行方向Ｙに対して角度θ仰角に設定すれば
よい。これにより常に一定の角度θにおいて切断線Ｃを
形成することができ、円筒形のタンクなどの連続切断を
容易に行うことができる。また角度θ仰角に切断を行う
場合には、角度ダイヤル３ａを角度θ俯角に設定すれば
良い。

【００３５】また図9(c)に示すように、角度ダイヤル３
ａを走行台車Ａの走行方向Ｙに対して直交方向に設定す
れば、水平面Ｈに対して直角方向に切断を行うことがで
きる。

【００３６】これらのようにして、本発明に係る走行台
車Ａによれば、壁面又は傾斜面の走行に於いて、水平面
Ｈを基準としてこれに対する角度を一定に保ちながら走
行方向を制御することができ、新たに走行基準を設ける
ことなく作業を行うことができる。

【００３７】次に図10ないし図11を用いて、本発明に係
る第二実施形態を説明する。上記第一実施形態と説明の
重複する部分については、同一の符号を付して説明を省
略する。図10は本実施形態に係る走行台車上部の部分断
面図、図11は本実施形態に係る走行方向制御系のブロッ
ク図である。

【００３８】上記第一実施形態に於いては、水平検知器
３を回転させることにより水平面Ｈと比較すべき基準面
を設定して説明した。しかし、図3(b)に示した基準電圧
Ｖを変更、設定可能に構成することにより、水平検知器
３を台車本体１に固定して構成することができる。

【００３９】本実施形態に係る走行台車Ｂにおいては、
図10に示す如く水平検知器３を台車本体21に固定してい
る。さらにその上部には基準値入力手段である角度ダイ
ヤル23が設けられており、これによって設定された基準
値が基準値記憶手段22に記憶される。この記憶された基
準値とはすなわち第一実施例の図３に示した基準電圧Ｖ
に相対するものであって、これを変更することにより基
準電圧Ｖを任意の値に変更することができ、水平面に限
定されずに任意の角度と走行台車の姿勢とを比較するこ
とができる。

【００４０】すなわち図11に示すように、基準値入力手
段である角度ダイヤル23より入力された基準電圧Ｖは基
準値記憶手段22にその切断の間一時的に記憶される。そ
して切断に際しては比較演算部18が水平検知器３からの
出力電圧と基準値記憶手段22に記憶された基準電圧Ｖと
を比較し、その演算結果を制御部19に出力する。すると
制御部19はこれに従って二つの駆動モータ10、電磁弁20
等を制御し、切断を継続することができる。

【００４１】本実施形態に示す如く構成することによ
り、電気的に走行方向を設定することができ、精度が向
上すると共に、可動部分が減少して堅牢な構造とするこ
とができる。

【００４２】なお、上記第一及び第二実施形態に於いて
は無軌条走行台車にガス切断トーチを搭載して示した
が、本発明はこれに限定するものではなく、溶接トー
チ、塗装用ノズルなど、種々のアタッチメントを用いて
作業を行うことができる。

【００４３】また、上記各実施形態に於いて走行台車に
は二つの駆動モータを設けて示したが、四つの駆動モー
タを設け、各車輪に独立に駆動力を伝達するよう構成す
ることでもよい。これにより、

【００４４】

【発明の効果】上述した如く、本発明に係る無軌条走行
台車及びその走行方向制御方法によれば、船殻、橋梁、
タンク等の構造物の壁面又は傾斜面を、水平面を基準と
して走行方向の制御を行うことができる。したがって切
断作業の段取りにおいてあらかじめレールやガイド、ラ
イン等の走行基準を設置する必要がなく、特に高所の解
体切断、溶接、塗装などにおいて足場を組んだり作業員
が高所に上って作業する必要がない。従って作業効率を
向上してコストダウンを図ることができると共に、安全
面を大きく向上させる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る走行台車の上面図である。

【図２】走行台車上部の部分断面図である。

【図３】水平検知器の出力例を示す図である。

【図４】走行台車の内部構造を説明する断面図である。

【図５】磁石を移動させる駆動力を伝達する構造を表す
図である。

【図６】走行台車の側面断面図である。

【図７】走行方向制御系のブロック図である。

【図８】走行方向制御のフローチャートである。

【図９】走行方向制御の例を示す図である。

【図10】第二実施形態に係る走行台車上部の部分断面図
である。

【図11】第二実施形態に係る走行方向制御系のブロック
図である。

【符号の説明】

Ａ …走行台車 Ｂ …走行台車 Ｃ …切断線 Ｈ …水平面 Ｖ …基準電圧 Ｘ …矢印 Ｙ …走行方向 １、21 …台車本体 １ａ …取手 １ｂ …リング １ｃ …スタンド １ｄ …熱反射板 ２ …トーチ ３ …水平検知器 ３ａ …角度ダイヤル ３ｂ …回転軸 ４ …リミットスイッチ ５ …ハンドル ５ａ …軸 ６ …トーチ左右ハンドル ７ …トーチ上下ハンドル ８ …横棒 ９ …トーチホルダー 10 …駆動モータ 11 …車輪 12 …チェーン 13 …磁石 13ａ …ジョイント 13ｂ …スリット 14 …軸受 15ａ、15ｂ …傘歯車 16 …上下シャフト 16ａ …ピン 17 …ヒンジ 17ａ、17ｂ、18ａ、18ｂ …回転軸 18 …比較演算部 19 …制御部 20 …電磁弁 22 …基準値記憶手段 23 …角度ダイヤル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平面に対して傾斜した磁性体上を走行
   する無軌条走行台車であって、 台車本体の内部に底面に対して離隔可能に設けられた磁
   石と、前記磁石を移動させる磁石移動手段と、前記台車
   の左右両側に配置された複数の車輪と、前記右側又は左
   側の車輪に独立に接続された二つの駆動モータと、前記
   二つの駆動モータを独立に制御する制御手段と、水平面
   からの傾斜角度によって異なる信号を出力する水平検知
   器と、前記水平検知器の出力信号と予め設定された基準
   値とを比較する比較演算部とを有し、 前記水平検知器を前記台車本体の左右方向において水平
   面を検知し得る姿勢にて支持すると共に、前記比較演算
   部による演算結果により前記制御手段が前記二つの駆動
   モータを制御するよう構成したことを特徴とする無軌条
   走行台車。
2. 【請求項２】 前記水平検知器は左右方向に回動可能に
   軸支されると共に、該水平検知器を任意の角度に於いて
   支持しうる水平検知器支持手段を有することを特徴とす
   る請求項１記載の無軌条走行台車。
3. 【請求項３】 前記水平検知器を前記台車本体に固定し
   て取り付けると共に、前記基準値を入力する基準値入力
   手段と、該基準値を一時的に記憶する基準値記憶手段と
   を有し、 前記比較演算部が前記水平検知器の出力信号と前記基準
   値記憶手段に記憶された基準値とを比較演算するよう構
   成したことを特徴とする請求項１記載の無軌条走行台
   車。