JPS63222983A - 壁面の走行装置とその制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、容器などの壁面を自走して検査などの作業を
する装置に係り、特に、小型で走行方向の変換が容易な
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６０−６６１５７号公報のように
、マグネット車輪で容器の壁面に吸着し、走行しながら
超音波探触子を走査して探傷する。この場合の走査スト
ロークは、容器の板厚にほぼ比例するので、板厚が厚く
なるとストロークも長くなる。従って、従来のアーム方
式にすると、アームの長さは、ストロークに応じて長く
なるので、小型、軽量化という点で考慮されてぃながっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、小型、軽量化及び走行装置の方向変換
の点について考慮されておらず、機構の単純化、駆動々
力の低減、挟あい部への適用性。

運搬などの取扱い性及び走行方向の変換の点で問題があ
った。

本発明の目的は、これらの問題点を解決できる走行装置
及び走行制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、超音波探触子などを装着した走行装置を容
器壁面の上・下、左・右などの所定の走行コースに従っ
て自走できるようにし、走査用のアームを省略して小型
、軽量化を図り、走行方向の変換の機会が多くなるのに
対して容易に、がっ。

精度よくスピンターンを可能にすることにより達成され
る。

〔作用〕

台車に配置さ九た二個のマグネット車輪と、マグネット
の駆動機構と５台車の転倒防止機構の構成で自走し、二
個のマグネット車輪の回転速度を協調して制御する。そ
れによって走査装置を大幅に小型化でき、正確な走行及
び容易に走行方向の変換ができるので誤動作をすること
がない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、圧力容器１の溶接線３，４に沿って超音波探傷す
るためにマグネット車輪を装着した走行装置５と、走行
装置５を走査線７のように走査するために車輪の回転数
とレーザ距離計６の位置情報をケーブル８，８Ａを介し
て取込み制御する走行制御装置９と、走行装置５に内蔵
した超音波探触子からの信号をケーブル８を介して送受
信する探傷器１０とから構成される。走行装置５が走行
する圧力容器１の外周には保温材２が設置されているが
、有効に熱遮蔽を行うために、この間を狭くしである。

従って、走行装置５を小型にするために走査アームを省
略し、走行装置５が走査軌跡７を自走するようにし、が
っ、走行方向変更のスピンターンを容易にしたものであ
る。

第２図から第６図を利用し、走行装置５と走行制御装置
２１９について詳細に説明する。第２図は走行装置５が
圧力容器１にマグネット車ＩＩ！！１２で吸着した状態
で、台車１１に取付けた二つのモータ１３の回転力はギ
ヤ１４．１５を介してマグネット車輪１２に別々に伝達
される。この二個のマグネット車輪が同じ方向に回転す
ると走行し、回転方向が異なるとその場でスピンターン
をする。このマグネット車輪１２だけで走行しようとし
た場合、台車１１にも回転しようとする力が働くので。

台車１１の回転を防止するため、マグネット車輪１２の
保持力より小さいマグネット１８を設ける。

また、台車１１にはジンバル機構１７で支持された超音
波の探触子１６がバネ１９を介して取付けである。さら
にケース２０内にはモータ１３の回転数を計測するため
のロータリエンコーダと、走行装置５の基線（主に溶接
線）からの傾きを検出する傾斜角センサと、レーザ光を
受信するセンサが内蔵されている。圧力容器１の外面側
からみた走行装置５の平面図は第３図であり、探触子１
６に隣接して溶接線を検出するためのセンサ２１が取付
けである。

第４図は走行装置５Ａ、５Ｂ、５Ｃ，５Ｄの走行状態を
示したもので、予め、走行制御装置に設定しである走査
線７Ａ、７Ｂ、７Ｃに従って走行し、探傷する。走査線
７Ａでは二個のマグネット車輪が同じ矢印の方向に回転
するので矢印の方向に移動する。この場合、走査線７Ａ
に沿って直進するために内蔵した傾斜角センサで走行袋
［５Ａの走査線７Ａに対する傾きを検出し、常時姿勢を
制御するため、一方のマグネット車輪１２Ｂの回転速度
を他方のマグネット車輪１２Ａの回転速度に追従して制
御する。溶接線３は、母材部との金属組織の差を利用す
る溶接線検出センサで検出できる。

これを基点として走行装置５Ａの移動量はマグネット車
輪１２Ａの回転数をロータリエンコーダで検出する。こ
の移動量から走査線７Ｂとの交点に走行装置５Ｂを停止
させる。次に走査装置５Ｂを走査線７Ｂの方向にするた
めマグネット車輪１２Ａを正回転、マグネット車輪１２
Ｂを逆回転させて、その場でのスピンターンをする。こ
の場合のマグネット車輪１２Ａ、１２Ｂの回転数は移動
量として計数しない。また、その場でスピンターンをす
るため、マグネット車輪１２Ａの回転速度・に追従させ
て他方のマグネット車輪１２Ｂの回転速度を制御する。

走行装置１２Ｂを走査線７Ｂの方向に一致させるため、
内蔵した傾斜角センサで姿勢を検出し、マグネット車輪
１２Ａ、１２Ｂを制御する。傾斜角センサを第５図に示
す。この傾斜角センサ４３はアナログ方式で、端子４０
゜４２に電圧を印加しておき、走行装置の傾斜に応じて
おもり４４が動くので、これと一体になった接触板４５
もコイル４６に沿って動き、端子４０゜４１間の電圧を
測定すれば、走行装置の姿勢が分る。この傾斜角センサ
の出力に応じて第４図の走行袋［５Ｂを走査線７Ｂに制
御し、走査線７Ｃとの交点で停止させ、走行装置５Ｃの
マグネット車輪１２Ａ、１２Ｂを再び正、逆転させ、走
査線７Ｃの方向に姿勢を合せる。この後、走査線７Ｃに
従って走行装置５Ｄのマグネット車輪１２Ａ。

１２Ｂをともに正転させて走行する。溶接線３上の溶接
線検出センサからの信号で、これまでマグネット車輪１
２Ａの回転数を積算した位置信号を補正する。また、溶
接線３方向（高さ方向）の位置は、走査線７Ｂの長さを
マグネット車輪１２Ａの回転数を積算して検出するが、
これも容器表面の形状差、車輪のすべりなどのため誤差
が含まれる可能性があり、高さ方向の距離は所定の個所
ごとに第１図のレーザ距離計６からの距離信号を走行制
御装置９に取込み、この信号により回転数を積算した位
置信号を補正する。

走行装置の制御ブロック図を第６図に示す。モータ１３
Ａ、１３Ｂの回転数をエンコーダ２４Ａ。

２４Ｂで検出し、各々の速度の制御器２３Ａ。

２３Ｂに取込む。制御器２３Ａの場合は、処理器３０か
らの指令値とエンコーダ２４Ａからの速度とを比較し、
指令値になるようモータ１３Ａを制御する。また、エン
コーダ２４Ａの信号は処理器３０に取込み、走行時のみ
位置、速度信号などに変換される。他方、制御器２３Ｂ
の指令値は、加算器２７を経由して与えられる。この加
算器２７には、処理器３ｏからの指令値の他に傾斜角セ
ンサ２２からの信号と、モータ１３Ａとモータ１３Ｂの
差の信号が取込まれる。制御器２３Ａと同じ指令値に加
えて二個のマグネット車輪の回転速度を一定にするため
に速度に変換する変換器２５Ａ。

２５Ｂからの信号を比較器２６で比較し、これらの差信
号を加算器２７に取込み処理器３０からの信号に加減算
し、モータ１３Ｂを制御する。また、走行装置の姿勢を
制御するために傾斜角センサ２２からの信号も加算器２
７に取込む。この場合二つの信号を設定値にすると相互
干渉のため制御が不安定になる可能性があるため、この
信号に優先順位をつけて利用する。さらに、スピンター
ンのようにモータ１３Ａ、１３Ｂの回転が逆方向になる
ので、比較器２６で正逆の判定をして信号を正逆回転で
も比較できるように処理する。処理器３ｏでは、設定器
３１からの走査パターン、走査速度などの設定値とエン
コーダ２４Ａ、傾斜角センサ２２からの信号に基づき、
制御器２３Ａ、加算器２７に指令信号を出し、溶接部検
出センサ２１、レーザ距離計２８からの信号に基づいて
それまで積算した位置信号を補正する。

以上の実施例によれば次の効果がある。

（１）走行装置が走査線に沿って自走するので走査アー
ムが省略でき小型、軽量化が図れる。従って駆動力の低
減２機構の単純化による信頼性向上、狭あい部などへの
適用性向上になる。

（２）被検体板厚大によって走査ストロークが長くなっ
ても自走方式なので、走行装置の移動量を増せばよく、
装置の大きさに影響を与えない。

（３）二個のマグネット車輪で旋回するので、スピンタ
ーンが容易になる。

（４）二個のマグネット車輪で走行してもマグネット１
８により転倒することなく安定に走行できる。

（５）二個のマグネット車輪のうち基準とするマグネッ
ト車輪の回転速度に追従させて他方のマグネット車輪の
回転速度を制御するので、両方のマグネット車輪が等速
度になり、蛇行などを防止できる。また、スピンターン
の場合も正逆と回転方向は異なるが、等速回転するので
、その場でのスピンターンができる。

（６）走行時の走行装置の姿勢制御をしているので、こ
の点からも蛇行を防止できる。

（７）マグネット車輪の回転数から検出した位置信号を
溶接線検出信号及びレーザ距離計からの信号により補正
するので位置検出精度が高い。

本実施例の効果は特に小型、軽量化できる点にある。従
って、小さな駆動力で走行できるので、小さなエネルギ
消費でよく、例えば、電池、ガソリンエンジンなどをエ
ネルギ源とすればケーブルをなくすることができ、さら
に小型化が図れる。

第７図はその例で、電池５３を走行装置５．制御装Ｅ５
０．超音波送受信器５５の電源とし、モータ、信号処理
回路を動作させる。制御装置５０から制御信号により走
査装置５のモータを駆動し、超音波探触子１６を走査す
る。超音波探触子１６へは超音波送受信器５５に内蔵し
たパルサから電圧を印加し超音波信号を被検体に送入し
超音波エコーを電気信号に変換する。この信号は超音波
送受信器５５を経由してメモリ５２に走査装置５の位置
信号と合せて格納する。この格納するメモリ５２内の番
地は、制御装置５ｏで制御する。別のメモリ５１には走
査パターン、速度、制限値などの走査装置５の設定値が
格納されており制御装置５０によって取出され、走行装
置５の走査指令をする。また、走行装置５の走査してい
るパターン。

速度などの信号は制御装置５０に取込まれ、メモリ５１
の設定値と比較され、設定値になるように走行装置５を
制御する。このようにすれば、ケーブルをなくすること
ができるので、ケーブル重量による負荷をなくすこと、
ケーブルによる断線などのトラブルの防止ができること
、走査範囲に制限をうけないことなどの効果がある。こ
の他、メモリ５１を走査パターン、走査場所に応じて交
換することもできるし、別のメモリ５１を走査後爪外し
て信号処理と映像化などをする。

この他、目的に応じて第７図に示す無線指令器５４を取
付け、走行装置のイニシャル動作、万一のトラブル対策
に利用することも有効である。

実施例では、走行装置５の転倒防止のためにマグネット
板を設けたが、これに限定されるものでなく、例えば、
マグネットを用いずにマグネット車輪から離れた走行方
向の位置に台車の一部が接触するようにしても転倒を防
止するができる。また、マグネット板に替えてマグネッ
ト車輪より保持力の小さいマグネット車輪を付けること
もできる。

実施例の第６図の比較器２６と加算器２７は処理器３ｏ
に含めても何ら問題ない。

実施例では、超音波探傷の作業をすることで説明したが
、これに限定されるものでなく、例えば渦電流探傷、Ｉ
ＴＶカメラの移送、塗装などの作業に適用できることは
いうまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、小型、軽量化できるので、駆動動力の
低減、機構の単純化、狭あい部への適用性向上、取扱い
易さ、などの効果がある。また、マグネット車輪を協調
して制御するので走路面に影響されることなく正確な走
行とその場でのスピンターンができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は走行装置
側面図、第３図は走行装置の容器側からの平面図、第４
図は走行装置の走行状態を示す平面図、第５図は傾斜角
センサの原理図、第６図は走行制御装置のブロック図、
第７図は本発明の応用例のブロック図である。 ５・・・走行装置、１１・・・台車、１２・・・マグネ
ット車輪、１３・・・モータ、１８・・・マグネット板
、２１・・・溶接線検出センサ、２２・・・傾斜角セン
サ、２８・・・レーザ距離計、３０・・・処理器、５０
・・・制御装置。 第　４　図 ／２Ａ　　　　　　　　　　　　　／２Ａ／２Ａ 第　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、壁面に吸着して自走する装置において、走行台車に
   具備した二個のマグネット車輪と、前記マグネット車輪
   の駆動機構と、前記台車の転倒防止機構と、前記マグネ
   ット車輪の回転数計測器と、前記台車の姿勢検出器と、
   溶接線検出器とを具備した走行装置と、前記走行装置の
   走行を制御する制御装置とからなることを特徴とする壁
   面の走行装置とその制御装置。