(57)【要約】      （修正有）【課題】管の軸方向および周方向に管面上をスムーズかつ安定して走行することができる無軌道式管検査装置を提供する。【解決手段】無軌道式管検査装置は、管検査用のセンサ装置１が取り付けられた車体２と、当該車体２を移動させる前後左右の少なくとも４つの車輪３と、当該車輪３を介して前記車体２を管に吸着可能な磁気吸着機構４と、前記車輪３のすべてを同じ方向に向けた第１状態と前記車輪３のすべてを第１状態に略垂直な方向に向けた第２状態とに切り替え可能に車輪３を管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動させる操舵機構５とを具備することを特徴とするものである。【選択図】図１
2008020319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管検査用のセンサ装置が取り付けられた車体と、
当該車体を移動させる前後左右の少なくとも４つの車輪と、
当該車輪を介して前記車体を管に吸着可能な磁気吸着機構と、
前記車輪のすべてを同じ方向に向けた第１状態と前記車輪のすべてを第１状態に略垂直な方向に向けた第２状態とに切り替え可能に車輪を管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動させる操舵機構とを具備することを特徴とする無軌道式管検査装置。
【請求項２】
前記操舵機構は、前記車輪の回動軸が前記車輪の幅方向略中央となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の無軌道式管検査装置。
【請求項３】
前記車輪のそれぞれを独立して回転駆動可能な駆動機構を具備することを特徴とする請求項１または２記載の無軌道式管検査装置。
【請求項４】
前記車輪を前記車体に対して車輪の管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動可能に取り付ける車輪ユニットを具備し、
前記車輪ユニットには、前記駆動機構が前記車輪ごとに前記車輪とともに回動可能に取り付けられ、
前記操舵機構は、
前記車体に取り付けられた前記車輪ごとの操舵用モータと、
当該操舵用モータの駆動軸とともに回動する駆動ギアと、
前記車輪の回動軸と同軸に配置され、かつ前記駆動ギアと協動する位置となるべく、前記車輪ユニットに取り付けられた円弧状ギアとを具備することを特徴とする請求項３記載の無軌道式管検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の腐食検出等の各種検査用のセンサ装置を具備し、管に吸着して走行することにより、管の各種検査を行い得る無軌道式管検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等に配設される鋼管等の管は、管内部の留水等により、内面が経年腐食するおそれがある。このような管の取替え時期や修理の要否の判断を行うために、腐食箇所の検出を行うための管検査が必要である。腐食箇所の検出には、超音波法や電磁気法を用いた腐食検出用のセンサ装置が用いられる。しかし、工場等に配設される管は、高所にある場合が多く、人手による検査を実施するためには、足場の設置が必要となり、コストがかさむと同時に迅速に広域を検査することが困難である。
【０００３】
これに対し、上記管の検査用のセンサ装置を搭載し、管上に吸着して走行する無軌道式管検査装置を用いて探傷する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の検査装置においては、無軌道の走行機構として、管の溶接部上に磁気吸着されて駆動力を伝達するマグネットローラを採用し、管上の周方向走行を可能としている。
【特許文献１】特公平８−２７２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成においては、管の軸方向への旋回移動が困難であるため、上記装置を管の周方向に走行させた後に、管の軸方向に移動させることは容易ではないという問題がある。管の軸方向に沿った複数の部位を検査する場合には、作業者が手で上記装置を移動させる必要等が生じる結果、検査効率がよくなかった。
【０００５】
図６は従来の無軌道式管検査装置の問題点を説明するための概略図である。上記特許文献１に記載の検査装置においても、左右の車輪３’を独立に駆動し、車輪３’の回転速度および／または回転方向を左右で異ならせることによって、車体を旋回させることも可能である。しかし、この場合、図６（ａ）に示すように、旋回の際に、管表面に対する車輪３’の横滑り（車輪３’の回転軸方向へのズレ）が生じてしまうため、精度の良い位置決めが困難である。また、車輪３’が管に磁気吸着しているため、旋回の際に、この磁気吸着力によって生じる接触抵抗に抗して車輪３’を横滑りさせる必要が生じ、スムーズに旋回できないという問題もある。
【０００６】
これに対し、図６（ｂ）に示すように、前後方向の車輪間隔ｙに比べて左右方向の車輪間隔ｘを大きくする（図６（ｂ）においては、図６（ａ）の車体２’に対し、同じ前後方向の車輪間隔ｙを有する一方、左右方向の車輪間隔ｘ’が大きい（ｘ’＞ｘ）車体２”を例示している）ことにより、車輪間隔ｘ’が大きい分だけ、横滑りを生じさせるモーメント（左右方向の車輪間隔ｘと車輪３’の回転駆動力ｆとの積）も大きくなるため、図６（ａ）の車体２’に比べれば、スムーズな旋回が可能である。しかしながら、車体２”を旋回させることにより、大きな車輪間隔ｘ’を有する車体２”の左右方向が管の周方向に沿った状態となるため、旋回前の小さな車輪間隔ｙを有する車体２”の前後方向が管の周方向に沿った状態に比べて、必然的に車体２”と管表面との距離が小さくなってしまう。そして、センサ装置は、管表面とのギャップを少しでも小さくして感度を高めるべく、車体２’の下方に取り付けることが多い。従って、特に曲率半径の小さな小径の管上を走行させる場合には、センサ装置が管に干渉してしまい、旋回できない場合が生じ得る。
【０００７】
また、図６（ａ）、（ｂ）のいずれの場合であっても、４つの車輪３’を有する検査装置においては、管上で旋回すると、管の曲率によって少なくとも１つの車輪３’が管表面から浮き上がることになる。従って、車体２’、２”の管表面に対する吸着力が低下し、検査装置が管から落下する虞もある。
【０００８】
以上に説明した理由により、従来の検査装置を管の軸方向に移動させる場合には、手動でいったん管表面から検査装置を取り外した後、管の軸方向に異なる位置に再度取り付け直すといった作業が必要となり、検査効率が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明はかかる従来技術に鑑みなされたものであり、管の軸方向および周方向に管面上をスムーズかつ安定して走行することができる無軌道式管検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る無軌道式管検査装置は、管検査用のセンサ装置が取り付けられた車体と、当該車体を移動させる前後左右の少なくとも４つの車輪と、当該車輪を介して前記車体を管に吸着可能な磁気吸着機構と、前記車輪のすべてを同じ方向に向けた第１状態と前記車輪のすべてを第１状態に略垂直な方向に向けた第２状態とに切り替え可能に車輪を管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動させる操舵機構とを具備することを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成の無軌道式管検査装置によれば、磁気吸着機構により車輪を介して車体が管に吸着しつつ走行することができる。車体には、管検査用のセンサ装置が取り付けられ、管検査装置下の管の腐食検出等の管検査を行うことができる。そして、操舵機構により、車輪を管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動させて、この車輪をすべて同じ方向に向けた第１状態とすべての車輪を第１状態に略垂直な方向に向けた第２状態とに切り替えられる。
【００１２】
このように、すべての車輪を互いに略垂直な方向に回動可能とすることにより、車輪を横滑りさせることなく車体を互いに略垂直な方向に移動させることができる。また、すべての車輪を略垂直に回動させることにより、車体が向きを変えることなく平行移動させることができるので、車体が傾くことがなく、小径の管上における走行時においても車体下方に取り付けたセンサ装置と管表面との干渉を防止することができる。したがって、管の軸方向および周方向に管面上をスムーズかつ安定して走行させることが可能となる。
【００１３】
なお、磁気吸着機構は、磁気吸着式の車輪として構成してもよい。これにより、別途磁気吸着機構を搭載する必要がないため、センサ装置等他の部品を取り付ける自由度を高めることができる。
【００１４】
好ましくは、前記操舵機構は、前記車輪の回動軸が前記車輪の幅方向略中央となるように構成される。
【００１５】
この場合、操舵機構により、車輪の幅方向略中央となる位置が車輪の回動軸となる。したがって、車輪が第1状態と第2状態との間で相互に切り替わる際に、車輪と管との接地面の位置がほとんど変化しないため、車体の移動がほとんど生じない。したがって、回動による接触抵抗を小さくすることができ、スムーズに回動させることができるとともに、車輪と管との間で一定の吸着力を維持することが可能となる。
【００１６】
好ましくは、前記車輪のそれぞれを独立して回転駆動可能な駆動機構を具備するように構成される。
【００１７】
この場合、車輪のそれぞれを独立して駆動させることにより、進行方向左右の車輪の回転速度差による操舵も可能となる。したがって、管表面上の凹凸や摩擦抵抗等により、検査装置全体が向きを変えた場合の修正や進行方向の微調整を行う場合等に利用することができる。
【００１８】
好ましくは、前記車輪を前記車体に対して車輪の管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動可能に取り付ける車輪ユニットを具備し、前記車輪ユニットには、前記駆動機構が前記車輪ごとに前記車輪とともに回動可能に取り付けられ、前記操舵機構は、前記車体に取り付けられた前記車輪ごとの操舵用モータと、当該操舵用モータの駆動軸とともに回動する駆動ギアと、前記車輪の回動軸と同軸に配置され、かつ前記駆動ギアと協動する位置となるべく、前記車輪ユニットに取り付けられた円弧状ギアとを具備するように構成される。
【００１９】
この場合、車輪ユニットには、車輪、駆動機構および円弧状ギアが取り付けられる。車輪ユニットに取り付けられた駆動機構により、車輪が駆動され、車輪とともに車輪の管に対する接地面に略垂直な回動軸回りに回動する。これにより、操舵機構を備えても、車輪への独立駆動機構が複雑にならず、効率的に駆動することができる。また、車体には車輪ごとに設けられた操舵用モータが取り付けられ、操舵用モータに取り付けられた駆動ギアと車輪ユニットに取り付けられた円弧状ギアとを協動させて車輪ユニットを回動させる。これにより、簡易な構成で車輪の確実な回動を行わせることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る無軌道式管検査装置によれば、すべての車輪を互いに略垂直な方向に回動可能とすることにより、車輪を横滑りさせることなく車体を互いに略垂直な方向に移動させることができる。また、すべての車輪を略垂直に回動させることにより、車体が向きを変えることなく平行移動させることができるので、車体が傾くことがなく、小径の管上における走行時においても車体下方に取り付けたセンサ装置と管表面との干渉を防止することができる。したがって、管の軸方向および周方向に管面上をスムーズかつ安定して走行させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る無軌道式管検査装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。図１および図２は本発明に係る一実施形態における無軌道式管検査装置の第１状態を示す概略図である。図１は平面図であり、図２（ａ）は図１のＡ方向側面図（進行方向正面図）であり、図２（ｂ）は図１のＢ方向側面図（進行方向側面図）である。また、図３および４は本実施形態における無軌道式管検査装置の第２状態を示す概略図である。図３は平面図であり、図４（ａ）は図３のＡ方向側面図（進行方向側面図）であり、図４（ｂ）は図３のＢ方向側面図（進行方向正面図）である。
【００２２】
本実施形態に係る無軌道式管検査装置１０は、図１〜図４に示すように、管検査用のセンサ装置１が取り付けられた車体２と、当該車体２を移動させる前後左右の４つの車輪３と、当該車輪３を介して前記車体２を管Ｐに吸着可能な磁気吸着機構４と、前記車輪３のすべてを管Ｐの周方向に向けた第１状態（図１および図２）と前記車輪３のすべてを第１状態に略垂直な管Ｐの軸方向に向けた第２状態（図３および図４）とに切り替え可能に車輪３を管Ｐに対する接地面に略垂直な回動軸３１回りに回動させる操舵機構５とを具備することを特徴とするものである。
【００２３】
そして、本実施形態の無軌道式管検査装置（以下、単に検査装置とも称する）１０は、前記４つの車輪３のそれぞれを独立して回転駆動可能な駆動機構６を具備するように構成される。
【００２４】
より具体的には、前記車輪３を前記車体２に対して車輪３の管Ｐに対する接地面に略垂直な回動軸３１回りに回動可能に取り付ける車輪ユニット７を具備し、前記車輪ユニット７には、前記駆動機構６が前記車輪３ごとに前記車輪３とともに回動可能に取り付けられ、前記操舵機構５は、前記車体２に取り付けられた前記車輪３ごとの操舵用モータ５１と、当該操舵用モータ５１の駆動軸とともに回動する駆動ギア５２と、前記車輪３の回動軸３１と同軸に配置され、かつ前記駆動ギア５２と協動する位置となるべく、前記車輪ユニット７に取り付けられた円弧状ギア５３とを具備するように構成される。なお、本実施形態の検査装置１０は、車輪３の回動（操舵）や回転（進退および／または進行方向微調整）動作およびセンサ装置１の制御（開始／終了動作等）等の各種動作について、無線または有線の遠隔操作可能な構成を有しているが、図示およびその説明は省略する。
【００２５】
上記構成の検査装置１０によれば、磁気吸着機構４により車輪３を介して車体２が管Ｐに吸着しつつ走行することができる。本実施形態の磁気吸着機構４は、車体２の側方に設けられた永久磁石である。本実施形態の車輪３は、管Ｐとの摩擦力を確保するためウレタン樹脂を成形したものとなっている。なお、本実施形態では車輪３とは別の永久磁石により吸着する方法を用いたが、車輪３内に磁石を内蔵したマグネットローラを用いてもよい。この場合、別途磁気吸着機構を搭載する必要がないため、センサ装置１等他の部品を取り付ける自由度を高めることができる。
【００２６】
車体２には、管検査用のセンサ装置１が取り付けられ、検査装置１０下の管の腐食検出等の各種管検査を行うことができる。本実施形態のセンサ装置１は、管の軸方向に平行に１６個のセンサ素子（超音波振動子や過流センサコイル等）が取り付けられたセンサ素子群１１により構成され、検査装置１０を管の周方向に走行させた際、例えば、軸方向に１００ｍｍ程度の幅について同時に検査可能となる。
【００２７】
そして、操舵機構５により、この車輪３をすべて同じ方向に向けた第１状態（図１）とすべての車輪３を第１状態に略垂直な方向に向けた第２状態（図２）とに切り替えられる。
【００２８】
このとき、前記操舵機構５は、前記車輪３の回動軸３１が前記車輪３の管Ｐに対する接地面に対して略垂直であり、かつ車輪３の幅方向略中央となるように構成される。
【００２９】
この場合、操舵機構５により、車輪３の管Ｐに対する接地面に対して略垂直であり、かつ車輪３の幅方向略中央となる位置が車輪３の回動軸３１となる。したがって、車輪３が第1状態と第2状態との間で相互に切り替わる際に、車輪３と管Ｐとの接地面の位置がほとんど変化しないため、車体３の移動がほとんど生じない。したがって、回動による接触抵抗を小さくすることができ、スムーズに回動させることができるとともに、車輪３と管Ｐとの間で一定の吸着力を維持することが可能となる。
【００３０】
本実施形態のより具体的な構成について説明する。本実施形態において、車輪ユニット７には、車輪３、駆動機構６および円弧状ギア５３（操舵機構５の一部として構成される）が取り付けられる。駆動機構６は、車輪３ごとに設けられた駆動モータ６１および駆動モータ６１の動力をそれぞれの車輪３まで伝達する駆動ギア６２からなる。車輪ユニット７に取り付けられた駆動機構６の駆動モータ６１により、駆動ギア６２を介して車輪３が駆動されるとともに、駆動機構６も車輪３とともに車輪３の管Ｐに対する接地面に略垂直な回動軸３１回りに回動する。これにより、操舵機構６を備えても、車輪３への独立駆動機構が複雑にならず、効率的に駆動することができる。また、車体２には車輪３ごとに設けられた操舵用モータ５１が取り付けられ、操舵用モータ５１に取り付けられた駆動ギア５２が操舵用モータ５１の駆動軸とともに回動する。そして、この駆動ギア５２が車輪ユニット７に取り付けられた円弧状ギア５３と協動するため、車輪ユニット７を回動させる。ここで、円弧状ギア５３は、車輪３の回動軸３１と同軸（円弧状ギア５３を構成する円弧の中心が回動軸３１と一致する）に構成されている。したがって、円弧状ギア５３の回動により、簡易な構成で車輪３の確実な回動を行わせることができる。
【００３１】
本実施形態においては、4つの車輪３で車体２を支えるため、車体２を安定させることができるとともに、４つの車輪３のそれぞれを独立して回転駆動（車軸回りに回転駆動）させることにより、進行方向左右車輪３の回転速度差による操舵も可能となる。したがって、管表面上の凹凸や摩擦抵抗等により、車体２自体が向きを変えた場合の修正や進行方向の微調整を行う場合等に利用することができる。
【００３２】
次に、本実施形態における検査装置１０を用いた検査手順について説明する。図５は本実施形態における無軌道式管検査装置の動作状況を説明するための図である。
【００３３】
まず、第２状態の検査装置１０を管Ｐ上に車輪３が管Ｐの軸方向に平行となるように配置する（１０−１参照）。車体２に設けられた磁気吸着機構４の永久磁石により容易に管Ｐに吸着される。そして、検査をする場所まで軸方向に移動させる。検査する場所に到達した場合は、車輪３を９０度回動させ、周方向に移動できるようにする（１０−２参照）。その後、管Ｐの周方向に移動させると同時に腐食検査を行う（１０−３参照）。上述したように、本実施形態においては、管Ｐの軸方向に沿って一列に１６個のセンサ素子群１１が設けられているため、一回の周方向の移動で当該センサ素子群１１の幅Ｗの範囲が一度に検査可能である。
【００３４】
管Ｐの表面上を１周あるいは任意の周範囲で検査しつつ移動させた後、再び車輪３を軸方向移動のために９０度回動させて次の検査位置へと移動させ（１０−４参照）、以下同様に周方向へ移動させて腐食検査等の管検査を行う（１０−５参照）。
【００３５】
なお、軸方向の移動ピッチＬは任意でよく、短いピッチＬで移動すれば管Ｐの全面検査が可能であり、長いピッチＬで移動すれば管Ｐの大まかな健全性の評価が迅速にできる。
【００３６】
なお、管Ｐの周方向に移動中に左右方向に多少のずれが生じた場合は、上述したように左右の車輪３の回転数に差違をつけることで、微調整が可能である。
【００３７】
このように、すべての車輪３を直角方向に回動可能とすることにより、車輪３を横滑りさせることなく車体２を直交方向に移動させることができる。また、すべての車輪３を直角に回動させることにより、車体３が向きを変えることなく平行移動させることができるので、車体２が傾くことがなく、小径の管上における走行時においても車体２下方に取り付けたセンサ装置１と管表面との干渉を防止することができる。したがって、管の軸方向および周方向に管面上をスムーズかつ安定して走行させることが可能となる。
【００３８】
以上、本発明に係る実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、センサ装置１の配置態様、車輪３の数および配置、磁気吸着機構４、操舵機構５および駆動機構６の構成その他、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る一実施形態における無軌道式管検査装置の第１状態を示す概略図（平面図）である。
【図２】本発明に係る一実施形態における無軌道式管検査装置の第１状態を示す概略図（側面図）である。
【図３】本実施形態における無軌道式管検査装置の第２状態を示す概略図（平面図）である。
【図４】本実施形態における無軌道式管検査装置の第２状態を示す概略図（側面図）である。
【図５】本実施形態における無軌道式管検査装置の動作状況を説明するための図である。
【図６】従来の無軌道式管検査装置の問題点を説明するための概略図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    センサ装置
２    車体
３    車輪
４    磁気吸着機構
５    操舵機構
６    駆動機構
７    車輪ユニット
１０  無軌道式管検査装置
３１  回動軸
５１  操舵用モータ
５２  駆動ギア
５３  円弧状ギア
Ｐ    管
【図１】
2008020319.tif 000003
【図２】
2008020319.tif 000004
【図３】
2008020319.tif 000005
【図４】
2008020319.tif 000006
【図５】
2008020319.tif 000007
【図６】
2008020319.tif 000008