JPS61182895A - 管外自走装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配管溶接部等を非破壊検査する場合の軽量、
かつ単純な構造のセンサー保持、及びその走査を目的と
した管外自走装置に関する。

化学プラントや原子力或いは水力プラントの安全な運転
を確保するには、配管の検査や点検が不可欠で、これに
よって危険な事態を未然に防ぐことができる。このため
、とくに有毒なガスや液体を流す配管においては、定期
的な保守や点検が義務づけられている。このような作業
では、管の傷や亀裂、摩耗、溶接箇所の異常等を見つけ
出すことが重要である。超音波や渦電流を使った最近の
非破壊検査技術によれば、管外側にプローブを当てるだ
けで溶接箇所の管厚を１／１００ミリの精度で測定でき
、検査のためにプラントを停止せずに済む場合もある。

このような検査には、プローブを管外側で走査するとい
う大きな仕事がある。これを行う機械として従来より、
管にガイドレール、或いはチェインを巻き、これに沿っ
て移動する装置が考えられていた。しかし、これらの殆
んどは、片持ち的な構造で重心バランスが悪く、装置に
強度を持たせる必要があることから重量的にも比較的重
く、かつ駆動力も大きいものが必要であった。

また、管径の変化に対応が困難で装置の安定な保持に多
くの工夫を要した。

さらに、検査を広範囲に行うには、レールやチェインを
掛は変える煩しさがあった。また、プローブ等を管軸方
向に走査する場合、装置の保持機構に柔軟性を欠くため
、管のレデューサ部や曲折部を連続的に走査することが
困難であった。以上のことを要約し、従来の管外自走装
置には次の問題点があったと言える。

１、　任意方向への走行が困難 ２　広範囲にわたる走査が困難 １　重い ｔ　管径や管形状の変化に対応できない５、　管領斜の
影響を受ける ６１．走行の準備に手間がかかる。

本発明は、ベルトやチェイン、或いはレール等を使わず
、機構的な変形力を利用して本体を管外に保持し、少な
くとも三つの車輪を管外周壁に接触させ、車輪の駆動力
によって移動する。

また、車輪を操舵することによって任意方向への走行を
可能にする。本体は・バネ力で自由に変形し、管径や管
形状の変化にも幅広く適応する。また、モータ等の力を
必要とする部分は車輪の駆動と操舵に限られるので本体
の軽量化はもちろん、省エネ化にも大きな効果をもつ。

以上のことから本発明は、従来装置の問題点を一挙に解
決し、配管の点検や検査の作業を自動化する上に非常に
有効な手段となる。本発明者は、他に管外自走装置を出
願中であるが、これは主として管外周の走行に適する。

本発明はこれに対して、管の長手方向の走行に適した装
置を提供する。以下、実施例を用いて本発明を具体的に
説明する。

第１図は、二つの腕の開き機構に基づいた本発明の基本
的実施例を示す。第２図は第１図の実施例を横から見た
図である。腕／、／は枢軸２の周りに自由に回転する。

３は伸展用バネで二つの腕を互いに引離す作用をする。

枢軸の周りに自由に回転する基板ｒは、枢軸２から等距
離に１対の支軸ψ、μを有する。支軸Ｖは、両端に車輪
夕、！を有する車軸６を支える。また、腕／、／の先端
は、それぞれ前記基板ｒと同一側にある補助腕９．デに
結合する。補助腕は支軸弘に直結し、両端に車輪をもつ
車軸６を支える。４個の支軸は４組の車輪（合計８個）
を腕の運動面に平行な面で管ｌλを押す方向に配置され
る。バネの伸展力は常時腕に作用するので車輪は管の大
小にも順応して管外壁に押付けられる。その結果、車輪
を有する腕（以下、本体と呼ぶ）は管外側に保持される
。車輪の一部は駆動装置７によって回転力を発生し、本
体を管の長手方向に走行させる。１０はＮＤＥセンサー
、／／はＩＯを案内する棒である。ＩＯと／／は本体の
用途如何によって多種多様であり、これらの本体への取
付は法もこれ以外に沢山考えられる。

第３図は、二つの等長な平行リンクを１組として２組の
腕を用いて構成した開き機構に基づ〈実施例である。第
４図は第３図の実施例の平面図である。２組の腕は、一
端を同一の基板ｔに繋合し、また、他端を前記基板ｒと
同一側でそれぞれ別の基板ｒ、ｒに繋合し、上側と下側
の枢軸λの周りに自由に回転する。このため、三つの基
板は平行に保たれる。３は伸展用バネで２組の腕を互い
に引離す作用をする。２組の腕の両端に繋合する基板ｒ
、ｒ、ｒはそれぞれ支軸グを備える。支細りは、両端に
車輪ｊ、！をもつ車軸６を支える。３個の支軸弘、ｔＩ
、ｐは、３組の車輪（合計６個）が腕の運動面に平行な
面で管／２を押す方向に配置される。第１図の実施例と
同様、バネ３の伸展力は常時腕に作用するので車輪は管
の大小にも順応して管外壁に押付けられる。その結果、
本体は管外側に保持され、駆動装置７によって制御され
る車輪の回転力によって管の長手方向に走行する。セン
サ一部１０とその案内棒／／は、本体を管検査に利用す
る場合に必要なものである。これらは走行に直接関係し
ないので以下の例では省略する。

第３図の実施例は、２組の腕の一端を四つの枢軸２，２
，２．２で同一の基板ｔに繋合するが、二つの枢軸２．
２で繋合することも可能である。この場合でも三つの基
板ｒ、ｒ、ｒは平行に保たれる。

第１〜４図の実施例中、２本もしくは２組の腕の一端は
枢軸の周りに自由に回転して開き角を変えるが、自在に
伸縮し中間に引張り力の付勢装置を有する腕を用いれば
、腕の一端を基板に固定して開き角を不変にすることも
可能である。この場合、二つの腕もしくは２組の腕を互
いにσＩ！すための付勢装置は不要となる。

第５図は１本の腕を用いた実施例を示す。第６図は第５
図の実施例を横から見た図である。

腕ｌは、伸縮自在で中間に引張り力を発生する装置３を
備える。腕／の一端は枢軸２の周りに自由に回転する。

枢軸２は、基板ｒに結合する。

基板ｌは枢軸２から等距離に１対の支軸弘、弘を有する
。支軸ａ　＋ｊ、両端に車輪Ｓ、Ｓを有する車軸６を支
える。

一方、腕ｌの他端は、基板ｔと同一側で補助腕９に結合
される。補助腕９は支軸μに直結し、両端に車輪をもつ
車軸６を支える。３個の支軸は３組（合計６個）の車輪
が腕の運動面に平行な面で管を押す方向に配置される。

バネ３の引張り力は、常時腕に作用するので車輪は管の
大小にも順応して管外壁に押付けられる。その結果、本
体は管外側に保持される。腕側側には、それぞれ少なく
とも１個の車輪の駆動装置が備わるので、これらの回転
力によって本体は管の長手方向に走行する。

基板と腕の交角θを検出する装置／３は、両側の駆動装
置７，７を協調的に制御するために有用である。例えば
、一方の駆動装置を能動的に制御し、θの値が特定な値
となる裸地の駆動装置を受動的に制御して両側車輪の協
調的制御が可能になる。

第５図中、腕は基板の周りに自由に回転するので管側側
に少なくとも１個の駆動軸が必要である。しかし、腕を
基板に固定（一般にはθ＝９０°）すれば、いずれか一
方の側に１個の動軸を備えるだけで走行は可能であり、
そうすることによって回転角検出装置１３も不要になり
、装置の簡単化を計ることができる。

第７図は、車輪数を増やした１本の腕による実施例を示
す。この構造は対称型である。腕は伸縮自在で中間にグ
１張り力を発生する装置３を備える。腕／の両端は、そ
れぞれ枢軸２の周りに自白に回転する。枢軸２は基板ｔ
に結合される。基板ｒは回転軸から等距離に１対の車軸
グ。

弘を有する。支軸≠は、車輪！、！を両端に有する車軸
６を支える。１対の基板ｒ、ｒに結合される合計四つの
支軸は、４組（合計８個）の車輪が腕の運動面に平行な
面で管を押す方向に配置される。バネ３の引張り力は、
１対の基板を互いに引合す機作用するので、車輪は管の
大小にも順応して管外壁に押付けられる。その結果、本
体は管外側に保持される。腕の両側には・それぞれ少な
くとも１個の車輪の駆動装置７が備わり、これらの回転
力によって本体は管の長手方向に走行する。１対の基板
と腕の交角（θ藝とθｄ）を検出する装置／Ｊ　、　／
３は、両側駆動装置７．７の協調的制御を実現するため
に有用である。例えば・θＵ＝θｄとなる様、両側車輪
を同時に、かつ連続的に回転させることが可能である。

第７図中、腕ｌの両端は、基板ｒ、ｒの周りに自由に回
転するが、本体を簡単化する場合には、腕の一端を軸支
、他端を固定、或いは腕の両端を基板に固定することも
可能である。ただし、腕と基板間の固定角は９００が一
般的である。

いずれの場合も回転角検出装置／Ｊ　、　／Ｊは不要で
、駆動装置を上側と下側の両方の基板に備える必要もな
い。

第５．６．７図の実施例中、腕は１本であったが、これ
を二つの平行リンクで置換してすべての支軸Ｖを平行に
保つことができる。こうした場合には本体の強度が増大
するだけでなく、安定な保持が達成されるようになる。

以上、本発明の基本的実施例について説明したが、すべ
ての実施例に共通して次の五つの変形とその効果を得る
ことができる。

その１は、横移動可能な車輪を採用することにより本体
は、管形状や大小にも柔軟に適応し直線状の円管に限ら
ず曲折部やレデューサ部をもつ管外でも走行できるよう
になることである。

その２は、腕／、支軸グ、車軸６の形を適当に定めるこ
とにより、管形状に対する適応性が高まることである。

その３は、車軸と支軸の結合部に自白に動作する回転関
節、或いは屈曲関節を採用することにより、本体の走行
が管の曲がりに対しても容易になることである。例えば
、車軸と支軸のＴ字形結合をＹ字形結合にし、かつ回転
関節／参によって車軸≦を支軸≠の周りに回転可能とし
た第８図構造を採用することにより、本体の走行状況は
第９図（α）から（６）に改善される。つまり、車輪の
方向が管の長手方向からずれる場合、１対の車輪に生じ
るモーメントによって車輪が適応的にその方向に向けら
れるのである。各車輪を被操舵状態とするために車軸と
支軸の結合部に挿入する回転や屈曲の関節は、一般には
それ程広範囲に回転する必要もないので、場合によって
は、軸の周りに長手の柔軟性を与える程度に留めても良
く、従ってバネ等によって簡単に構成することもできる
。このため、特別な装置を使わずに第９図（６）の走行
を実現できる。

その４は、駆動軸の少なくとも一つの車輪に半固定的、
或いは連続的に変える操舵装置を付加することによって
、本体は管外側を螺旋状に走行する。第１０図はその状
況を示す。αは操舵角、／！は本体、Ｏは走行軌跡であ
る。

その５は、第１１　、１２図のように、車軸６への車輪
！の取付は角度を９０°変えることにより、管外周方向
の走行が容易になることである。この場合・管断面の形
状は円に近い場合に限られるが、管の一方の側にある車
軸と支軸を一体としないで第１２図下側に示す様に軸支
することによって管断面の形状が円でない場合でも本体
を管外に適応的に保持させることができ、管外周方向の
走行が可能である。ただし、いずれの場合でも部分的に
横移動可能な車輪やポールキャスタの様な全方向車輪を
使う必要がある。

以上詳記した様に、本発明の装置は構造が簡単なため、
当業者には様々な設計的変更が可能である。例えば、付
勢手段３を、機械的なバネに限らず電磁力、油圧、空圧
等を利用して構成し、腕の開き角や伸縮量に応じて比例
的或いは逆比例的に付勢力を変化する装置や、一定な付
勢力を発生する制御系を有するもの等をも使用すること
ができる。また、管の太さに応じて腕長を段階的、或い
は連続的に変えることも可能である。

車輪に就いても、同一基板上の２組の車輪を共に動軸と
して駆動することも考えられる。動軸の数を増やせば車
輪の摩擦力は増大し、大きな牽引力を生むことができる
。また、このように、２組の車輪を共に動軸として駆動
する場合、一般には同一の制御信号で制御するが、各車
輪に専用の駆動装置７．７を備えれば、両組車輪を非同
期で回転させることができ、競合を起すこともなくなる
。差動歯車装置を用いれば、一つの駆動装置７でも２組
の車輪をストレスなく同時に駆動することができる。

さらに、本発明は、少なくとも一つの動軸の回転数を計
測する装置を備えて本体の走行距離を計測することが可
能である。とくに、第７図実施例において、腕ｌが自身
の長さを知る手段を有しさえすれば、腕長、検出角（θ
塾とθｄ）、及び各基板側の車輪で検出される走行距離
の各檻情報をもとにして、管の形状や大きさを計算する
ことも可能である。

（効果） 本発明は、管路の対向する側外壁−＼両側車輪を押当て
、本体を管外に浮かし支えて管外を長手方向に走行する
ことを可能にする。進行方向へ転進中に横滑り又は側方
転進可能な車輪を使うことにより、管径の変化、例えば
、エルボ一部、レデューサ部、或いはノズル取付は部等
の箇所においても安定な保持と走行を可能にする。

また、長手方向駆動軸を円周方向駆動軸と交換すること
により管の長手方向への走行のみならず、外周沿いの走
行をも可能にする。

従って、従来は自走車を走らせることが困難と考えられ
ていた多様に変化した管路に対してもその外側を安定に
走行する装置が得られる。

このため、本装置は、各種プラントや建設現場等におい
て配管の監視、点検、保守、修理等々の各種作業に必要
な各種機器類の走査、或いは資材の運搬等に極めて有効
に利用することができる。しかもその構成は比較的簡単
で済み、その意味からも十分な実用性がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は第１実施
例の正面図、第２図は同上の側面図、第３図は第２実施
例の正面図、第４図は同上の平面図、第５図は第３実施
例の正面図、第６図は同上の側面図、第７図は第４実施
例の正面図、第８図は車軸支持の一例の正面図、第９図
（α）。 （ｂ）は管外走行状況図、第１０図（α）　＃　（６）
は操舵による走行状況図、第１１図は管外周の走行に適
した他の一実施例の正面図、第１２図は同上の側面図を
表わす。 図中、／は腕、２は枢軸、３は付勢力発生装置、すは支
軸、５は車輪、６は車軸、７は駆動装置、ｔは基板、り
は補助腕、ｉｏはＮＤＦｉセンサ一部、／／は案内棒、
／２は管、／３は回転角検出装置、ｌ≠は回転関節、／
りは装置本体、θは基板と腕の交角、０は走行□軌跡を
示す。 ９１０図（Ｑ）　　　　　第１０ｆｉ　（ｂ）＄１２Ｉ
！！

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）管の一側に対向する基板と、上記基板に一端を取
   付けられ、他端が上記管の他側に対向する少くとも一本
   の腕を備え、上記基板は管の一側に接触する車輪を両端
   に有する車軸を支持し、又、上記腕の他端は管の他側に
   接触する車輪を両端に有する車軸を支持し、上記腕には
   基板に設けた車輪と、腕の他端に設けた車輪を管の各側
   に対して押付ける付勢装置を設け、且つ上記車輪の少く
   とも一つは駆動装置で駆動される動軸であることを特徴
   とする管外自走装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）の管外自走装置において、
   各車輪の回転軸は腕の運動面に垂直に向いている管外走
   行装置。
3. （３）特許請求の範囲（１）の管外自走装置において、
   各車輪の回転軸は腕の運動面に平行である管外自走装置
   。
4. （４）特許請求の範囲（１）から（３）のどれか一つの
   管外自走装置において、車輪の少なくとも１個は操舵輪
   であり、他の車輪は全方向に移動可能な車輪か横移動可
   能な車輪である管外自走装置。