(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台車における台車床の周囲に複数取り付けられる磁石車輪ユニットであって、
台車床面に平行な基準面につき、面内の互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とし、面に垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸方向の第１軸を有し、この第１軸と所定角傾斜した傾斜面を有する斜板と、この斜板下面に垂直に取り付けられた第２軸の周りをこの斜板に平行に回転する磁石車輪と、前記斜板に取り付けられ前記磁石車輪が走行面に一端を接し傾斜して移動できるように支持する補助輪と、前記第１軸を回転自在に支持すると共に第１軸を回転させる軸回転部と、この軸回転部をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に支持する二次元回転支持部と、この二次元支持部をＺ軸軸方向にのみ移動可能なように弾性支持し台車に取り付けられる垂直支持部とを備えたことを特徴とする磁石車輪ユニット。
【請求項２】
前記補助輪は磁石により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁石車輪ユニット。
【請求項３】
台車床と、この台車床の周囲に複数設けられた磁石車輪ユニットとを備え、前記磁石車輪ユニットは、台車床面に平行な基準面につき、面内の互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とし、面に垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸方向の第１軸を有し、この第１軸と所定角傾斜した傾斜面を有する斜板と、この斜板下面に垂直に取り付けられた第２軸の周りをこの斜板に平行に回転する磁石車輪と、前記斜板に取り付けられ前記磁石車輪が走行面に一端を接し傾斜して移動できるように支持する補助輪と、前記第１軸を回転自在に支持すると共に第１軸を回転させる軸回転部と、この軸回転部をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に支持する二次元回転支持部と、この二次元支持部をＺ軸軸方向にのみ移動可能なように弾性支持し台車に取り付けられる垂直支持部とを備えたことを特徴とする台車。
【請求項４】
前記垂直支持部は台車床に取り外し可能なスペーサを挟んで取り付けられており、前記斜板には傾斜上方に伸びたレバーが設けられ、磁石車輪を走行面から引き外すときは、前記スペーサを外し磁石車輪の走行面との接点を中心に前記レバーを回転し、走行面との傾斜角度を大きくして引き起こすようにして台車の取り外しを容易にすることを特徴とする請求項３記載の台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁石車輪とこの支持装置からなる磁石車輪ユニットとこれを用いた台車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タンクや配管などを自動検査するため、検査機器を搭載した台車を検査対象位置へ誘導し検査する。この検査対象位置は曲面上にあったり、垂直なタンク囲壁にある場合が多く、検査対象物が鉄のような磁性体の場合、磁力による吸着力を利用した磁石車輪付の台車が用いられる。
【０００３】
磁石車輪はパイプやタンクなどの曲面を走行するため、吸着力を大きくする必要がある。このため磁石車輪と走行面が向き合う面積をできるだけ多くするように、磁石車輪を使用する。このような使用例が本出願人による特願平４−２８９２０６に開示されているので、図６により説明する。磁石車輪１は走行面２０に対して角度θ傾斜し、１点で接する。磁石車輪回転軸４は磁石車輪１に垂直に設けられている。磁石車輪１の上面には円環が設けられ、その内側と磁石車輪回転軸４との間には磁石車輪軸受２が設けられ、外側は歯車３となっており、車輪駆動モータ７によって駆動される駆動歯車６と噛み合っている。
【０００４】
磁石車輪回転軸４は磁石車輪１と平行に設けられた斜板８の下面に垂直に取り付けられ、この斜板８の上面には軸方向が台車床５に垂直となる円環が設けられ、その外側は歯車１１となっており、斜板駆動モータ１３によって駆動される駆動歯車１２と噛み合っている。また、その円環の内側は斜板軸受９を介して台車床５の下面に垂直な斜板回転軸１０と取り合い、斜板回転軸１０を中心にして斜板８が回転する。
【０００５】
図７は図６に示した磁石車輪１を２個対にした台車を示す。磁石車輪１は対に配置され、互いに反対方向に回転して前後進する。磁石車輪１が走行面と接する点は黒丸で示す。この接点の位置は斜板駆動モータ１３により斜板８を回転することにより任意の位置とすることができる。図７に示すように左右の磁石車輪１の走行面との接点位置を、角度αを等しく互いに反対方向に設定する。この状態で車輪駆動モータ７を駆動すると台車床５の向きを変えず斜めに進行することができる。α＝０とすれば直進する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
台車床５には磁石車輪１が２個、４個、６個などと通常偶数設けられる。この数は必要な吸着力から決められる。磁石車輪１の走行面は平面もあるが、曲面、折れ面などもあり、車輪の数が多くなると、走行面に接することができなくなる磁石車輪１も発生し、吸着力が減少する。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたもので、各磁石車輪が走行面に独立に追従できるようにした磁石車輪ユニットおよびこれを用いた台車を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、台車における台車床の周囲に複数取り付けられる磁石車輪ユニットであって、台車床面に平行な基準面につき、面内の互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とし、面に垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸方向の第１軸を有し、この第１軸と所定角傾斜した傾斜面を有する斜板と、この斜板下面に垂直に取り付けられた第２軸の周りをこの斜板に平行に回転する磁石車輪と、前記斜板に取り付けられ前記磁石車輪が走行面に一端を接し傾斜して移動できるように支持する補助輪と、前記第１軸を回転自在に支持すると共に第１軸を回転させる軸回転部と、この軸回転部をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に支持する二次元回転支持部と、この二次元支持部をＺ軸軸方向にのみ移動可能なように弾性支持し台車に取り付けられる垂直支持部とを備える。
【０００９】
請求項２の発明では、前記補助輪は磁石により構成されている。
【００１０】
請求項３の発明では、台車床と、この台車床の周囲に複数設けられた磁石車輪ユニットとを備え、前記磁石車輪ユニットは台車床面に平行な基準面につき、面内の互いに直交する軸をＸ軸、Ｙ軸とし、面に垂直な軸をＺ軸とし、Ｚ軸方向の第１軸を有し、この第１軸と所定角傾斜した傾斜面を有する斜板と、この斜板下面に垂直に取り付けられた第２軸の周りをこの斜板に平行に回転する磁石車輪と、前記斜板に取り付けられ前記磁石車輪が平面に一端を接し傾斜して移動できるように支持する補助輪と、前記第１軸を回転自在に支持すると共に第１軸を回転させる軸回転部と、この軸回転部をＸ軸周りおよびＹ軸周りに回転可能に支持する二次元回転支持部と、この二次元支持部をＺ軸軸方向にのみ移動可能なように弾性支持し台車に取り付けられる垂直支持部とを備える。
【００１１】
請求項４の発明では、前記垂直支持部は台車床に取り外し可能なスペーサを挟んで取り付けられており、前記斜板には傾斜上方に伸びたレバーが設けられ、磁石車輪を走行面から引き外すときは、前記スペーサを外し磁石車輪の走行面との接点を中心に前記レバーを回転し、走行面との傾斜角度を大きくして引き起こすようにして台車の取り外しを容易にする。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明によれば、磁石車輪は水平な走行面に対し、一定角傾斜した状態で補助輪に支えられ回転して走行面に吸着しながら進行することができる。磁石車輪は斜板と平行に取り付けられており、斜板はＺ軸方向の第１軸を軸回転部により回転することにより回転する。斜板を回転すると磁石車輪と走行面との接点位置が変わる。なお、補助輪は斜板に取り付けられているので斜板と共に回転し磁石車輪の傾斜を一定に保持する。磁石車輪は斜板に垂直な第２軸のまわりを回転し走行する。軸回転部は二次元回転支持部に支持されＸ軸およびＹ軸まわりに回転可能なので、走行面がＸ軸、Ｙ軸それぞれに傾斜しても、磁石車輪と補助輪は走行面に追従できる。さらに二次元回転支持部は垂直支持部によりＺ軸方向のみ移動可能なよう弾性支持されているので、走行面のＺ軸方向への変動に対しても追従することができる。垂直支持部は回転力に対しては拘束するので、磁石車輪の回転により走行面より受けるトルクの反力をそのまま台車に伝達する。これにより磁石車輪と補助輪は走行面の三次元の変位に追従でき、かつ磁石車輪の回転によるトルク反力を台車に伝達できる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、補助輪を磁石にしたので走行面に対する磁石車輪ユニットの吸着力が増加する。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１の磁石車輪ユニットを台車床に複数個取り付け、台車を構成することにより、台車は走行面の傾斜、変位に追従して走行することが可能となる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、台車床と磁石車輪ユニットとの取合部に挟んだスペーサを外すことにより、台車床と磁石車輪の相対変位を可能とし、磁石車輪と走行面との接点を中心にレバーで回転することにより、走行面から磁石車輪ユニットを引き外し、台車を取り外しやすくする。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は磁石車輪ユニット４６の平面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す。磁石車輪１は走行面２０に対し傾斜角θで一端Ｅで接する。磁石車輪１には上面に垂直な軸心を有する円筒２１が設けられ、その上部は外周に歯車２２が設けられている。磁石車輪１に平行に斜板２３が設けられ、斜板２３の下面には斜板２３に垂直に斜板下部軸２４が設けられ、磁石車輪１の円筒２１内部で軸受２６により取り合う。これにより磁石車輪１は斜板下部軸２４を中心に回転する。斜板２３の下部には補助輪２７が設けられ、磁石車輪１が走行面２０に対し傾斜角θで走行できるようにしている。補助輪２７はゴムやプラスチックなどで構成される。なお、補助輪２７を磁石で構成してもよく、これにより台車の走行面に対する吸着力が増大する。
【００１７】
台車床５に平行な平面を基準面２８とし、この基準面２８に垂直な軸を斜板２３の上面に斜板上部軸２９として設ける。斜板上部軸２９と斜板下部軸２４はその軸心が斜板２３の板厚中心で一致するように配置される。斜板上部軸２９の上部に円筒状の軸回転部３０が設けられ、内側は軸受３１を介して斜板上部軸２９と回転自在に取り合い、外周下部には歯車が設けられウォームホイール３２となっている。斜板２３の上面には磁石車輪回転用の磁石車輪駆動モータ３３が設けられ、その回転軸の先端に設けられた駆動歯車３４と歯車２２が噛み合い、磁石車輪１を回転する。また軸回転部３０のウォームホイール３２と噛み合うウォーム３５が設けられ、斜板２３上面に設置された斜板駆動モータ３６により回転駆動される。これにより斜板２３は斜板上部軸２９を中心に回転する。
【００１８】
基準面２８の面内で互いに直交する軸をＸ軸とＹ軸とし、面に垂直な軸をＺ軸とする。二次元回転支持部３７はＸ軸方向のピン３８とＹ軸方向のピン３９を備え、軸回転部３０の頂部に取り付けられており、軸回転部３０はピン３８のまわりを自由に回転する。垂直支持部４０はＺ軸方向の垂直軸４１をＺ軸方向に移動可能に支持する垂直軸支持部４２と、垂直軸４１と垂直軸支持部４２とをＺ軸方向に弾性的に支持するバネ４３からなる。垂直軸４１の下端はピン３９と回転自在に結合している。また垂直軸４１と垂直軸支持部４２はスプライン結合となっており、Ｚ軸方向のみ摺動し、回転はしない。この構成により軸回転部３０はピン３８によりＸ軸まわりに回転すると共にピン３９によりＹ軸まわりの回転も行い、さらにＺ軸方向への移動も可能となる。垂直軸支持部４２はスペーサ４４を介し、ボルト４５により台車床５に取り付けられている。これにより磁石車輪１は、軸回転部３０と一体となっているので台車床５に対してＸ軸、Ｙ軸まわりに回転し、Ｚ軸方向に移動可能となる。
【００１９】
次に動作について説明する。
まず斜板駆動モータ３６を回転するとウォーム３５によりウォームホィール３２に回転力が伝達され、トルク反力により斜板２３が斜板上部軸２９まわりを回転する。斜板２３と共に補助輪２７および磁石車輪１も回転し、磁石車輪１と走行面２０との接点Ｅの位置が回転する。なお、補助輪２７は斜板下部軸２４に対して接点Ｅと常にに反対側にくる。接点Ｅの位置は磁石車輪１と走行面２０との間に生じる反力の方向を決める。図７に示すようにこの反力の方向に台車は進むことになるので、接点Ｅの位置を決めることにより台車の進行方向が決まる。次に磁石車輪駆動モータ３３を回転すると駆動歯車３４が回転し、これと噛み合う歯車２２を回転し、磁石車輪１を回転する。図１において、磁石車輪１が反時計方向に回転すると、Ｅ点において磁石車輪１の接線方向に力Ｆが磁石車輪１より走行面２０に加えられ、この反力が磁石車輪１に加わり力Ｆと反対方向に磁石車輪１、つまり台車は進む。
【００２０】
磁石車輪１を回転して走行中、走行面２０が傾斜しても磁石車輪１は台車床５に対し、Ｘ軸、Ｙ軸まわりに自由に回転でき、かつＺ軸方向に移動できるので走行面２０に沿って走行できる。磁石車輪１の回転による反トルクは垂直軸４１に加わるが、垂直軸４１と垂直軸支持部４２はスプライン結合となっておりＺ軸方向には移動するが回転はしないので、反トルクは台車床５へ伝達される。
【００２１】
図３は図１、図２で説明した磁石車輪ユニット４６を台車床５に６個取り付け台車を構成した状態を示す。台車に取り付ける磁石車輪ユニット４６の数は最小３個は走行上必要であり、さらに台車が必要とする吸着力によって個数を決める。台車に搭載する計測機器が重くなればそれに応じて吸着力も多く必要となる。接点Ｅが図３に黒丸で示す位置の場合、台車は矢印で示す方向に前後進できる。接点Ｅの位置を変えることにより任意の方向に台車床５の向きを変えず、走行することができる。なお、各磁石車輪ユニット４６の接点Ｅの位置はそれぞれ同じ位置となるように図示しない制御装置により、制御される。台車床５は取り扱いが容易なよう２分割され、ボルトにより一体となるよう構成されている。なお、台車は磁石車輪ユニット４６を最小２個とし、磁石でない車輪を設けることもできる。
【００２２】
図４は磁石車輪ユニット４６を取り付けた台車が、変化する走行面２０に沿って走行する状態を示す。（Ａ）は水平な走行面２０が折れ曲がった場合、（Ｂ）は垂直な走行面２０が折れ曲がった場合を示す。いずれの場合も各磁石車輪１はＸ軸，Ｙ軸まわりの回転、Ｚ軸方向の移動をすることにより走行面２０に沿って走行することができる。
【００２３】
図５は磁石車輪ユニット４６を走行面２０から取り外す方法を説明する図である。磁石車輪１は走行面２０が折れ曲がったり、タンク壁のように垂直になっていたり、また、天井面のようなところでも走行できるようにしているため、走行面２０への吸着力が大きい。このため台車を走行面２０から取り外すことが大変な仕事となる。走行面２０が非磁性体に連続できるようになっていれば、その上に乗り上げることにより台車を取り外すことができるが、うまく非磁性体に連続できない場合は、磁石車輪１を走行面２０から引き外さなければならない。図５に示すように台車床５と垂直軸支持部４２の間のスペーサ４４をボルト４５を緩めて外し、垂直軸支持部４２が基準面２８に平行な方向に移動できるようにした後、レバー５０を反時計方向に回転すると、磁石車輪１は接点Ｅを中心として回転し、走行面２０より離れてゆくので吸着力が減少し、取り外しやすくなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は磁石車輪が台車に対してＸ軸、Ｙ軸まわりに回転し、Ｚ軸方向に移動可能なため、走行面の三次元の変位に対して各磁石車輪が追従してゆくことが可能になる。これにより折れ曲がった走行面であってもスムーズに走行してゆくことができる。また、補助輪を磁石とすることにより走行面に対する吸着力が増大する。さらに、磁石車輪と走行面との接点Ｅを中心に斜板に取り付けたレバーで回転することにより磁石車輪を走行面から取り外しやすくする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の磁石車輪ユニットの平面図である。
【図２】本実施例の磁石車輪ユニットで図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】台車に磁石車輪ユニットを取り付けた平面図を示す。
【図４】本実施例の台車が変化する走行面に追従して走行する状態を示す図である。
【図５】磁石車輪を走行面から取り外す説明図である。
【図６】従来の磁石車輪の構成を示す図である。
【図７】磁石車輪の走行状態を示す図である。
【符号の説明】
１  磁石車輪
５  台車床
２０  走行面
２２  歯車
２３  斜板
２４  斜板下部軸
２６，３１  軸受
２７  補助輪
２９  斜板上部軸
３０  軸回転部
３２  ウォームホィール
３３  磁石車輪駆動モータ
３４  駆動歯車
３５  ウォーム
３６  斜板駆動モータ
３７  二次元回転支持部
３８，３９  ピン
４０  垂直支持部
４１  垂直軸
４２  垂直軸支持部
４３  バネ
４４  スペーサ
５０  レバー
【図１】
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【図２】
0003666676.tif 000003
【図３】
0003666676.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003666676.tif 000008