製品紹介

マグネット車輪移動機構
引地

達矢 *1

Hikichi Tatsuya

村田谷武志 *2
Murataya Takeshi

廣瀬尚哉 *3

Hirose Naoya

1. はじめに

2. システム概略

火力発電所のボイラー検査では、現状では年マグネット車輪移動機構は、世の中に多数存在

1 回ボイラーを停止して炉内火炉壁の肉厚や表面する。その中で、今回はフラットな壁面から多少状態を点検している。しかし、ボイラー火炉壁はの凹凸のある壁面まで走行できる移動機構として概略で幅 25m × 奥行き 15m × 高さ 30m と大きく、開発をした。ターゲットはボイラーの炉壁のようそのままでは点検困難のため内部に足場を設置しに配管が平行に配置されているような壁面であるて点検をしているのが実情である。その足場の階が、凹凸を有する壁面に対しても移動できるもの

層は 15 階程度となり、足場の設置／撤収だけでもとして開発をしているため、ボイラー壁面だけで大変な費用と労力になる。そのため、今回はボイなく橋梁や船殻、水門など、鋼製で概略平面をもラー火炉壁を自由に走行でき、足場無しで炉壁をつ構造物であれば走行が可能である。

点検できる装置のプラットフォームとしてマグ構造は図 1 の通りである。4 輪の大型車輪を両ネット車輪移動機構を開発したので紹介する。

端に配置し、その中央部は各種検査機器を搭載す装置フレームマグネット車輪

ペイロードスペース
マグネット車輪図1

マグネット車輪移動機構概略図*1：検査事業部 第一検査部 エンジニアリンググループ*2：機器装置事業部 メカトロシステム部 第一グループ*3：機器装置事業部 企画・開発部 部長

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グループ長
主幹

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るためのスペースとした。ここで重要なのは、車小さくすることで凹凸面での走破性を確保した。

輪径を大きくしたことである。車輪径が小さい

また、一般的なマグネット車輪移動機構では、と、ボイラー炉壁のように凹凸がある壁面ではマ車輪そのものをマグネットで構成させることがグネットの車輪が凹凸にはまって抜け出せなくな

多いが、車輪の大型化は装置重量の増加を招く。

る現象が発生する。

そのため、本装置では車輪内部に部分的にマグ車輪が管 1 と管 2 にまたがった位置にいる状態ネットを配置してマグネットによる重量増を抑を図 2 に模式的に示す。このとき車輪が管の間かえる構造とした。また、車輪内マグネットの支持ら抜け出すには管 2 で生じるトラクション Ft に対方式の違いを図 3 に示す。車輪内のマグネットをして管 1 で吸着する力 Fm に打ち勝つ必要がある。

下向きに固定して配置するのではなく（図 3（a））、（1）

Ft > Fm × sin (2q )車輪軸周りに自由に回転できるように支持する構造（図 3（b））とすることで、車輪より大きな曲

ここで、摩擦係数を KとするとFt は以下のとなる。
（2）

Ft = Fm × K

率部分なら吸着力を落とすことなく乗り移るこ

管の間隔 L1、間の摩擦係数 K は一定とすると、とができる構造とした。

車輪半径 r が小さいほど q が大きくなり、式（1）の3. 検査装置などの搭載右辺の値が大きくなり、不等式が成り立たず車輪が管の間から抜け出せなくなる可能性が出てく

本装置は、車輪と車輪の間に各種機器を搭載する。そこで、本装置では車輪径を大きくし、q をるペイロードスペースを設けた。このエリアは、搭載する機器によって自由に拡張できる構造とした。
今回は、実際のボイラー炉壁検査で使用されている電磁超音波を用いた肉厚検査装置（EMAT）を搭 載 し て み た。 今 回 選 定 し た EMAT は、 ハ ン
ディータイプではあるが外部からのコントロールができないため、小型空圧シリンダを用いて操作パネルのスイッチを押せるようにし、合わせて本体の表示部を遠隔で見られるように表示部を映す

車輪カメラを設置する構造とした。EMAT のプローブは、装置中央にエアーシリンダで支持され、ソリ状のボードの上に設置して壁面の凹凸を乗り越えｒられる構造とした。探傷の最初にエアーシリンダFtを用いてプローブを壁面に押し付け、その後シリンダはフリーにしてプローブの磁力で壁面に吸着管１管２して検査、検査終了後はシリンダの力でプローブを壁面から持ち上げて収納する構造とした。

L1
Fm
図2

また、実際のボイラー内で走行するためには監Fm視カメラが必要であるため、市販のネットワーク配管壁面の接触模式図型監視カメラと LED 照明を搭載した。ネットワー—56—

吸着力低下

マグネット
固定配置（a）固定した配置
マグネット

吸着力保持

揺動可（b）回転可能な配置

図3

車輪内マグネットの支持方式の違い

ク型監視カメラは、外部よりパン・チルト・ズータードライバのみ別電源から供給した。

ムが行えるもので、走行時に周囲の構造物などに信号系は LAN ケーブル 1 本とし、制御信号やカ干渉しないかを確認できるものとして選定搭載しメラ映像などを全て LAN ケーブルで伝送する方た。

式とした。これにより、装置とコントローラ間は電源と LAN ケーブルだけで構成され、省配線と4. 装置仕様することができた。なお、今回は EMAT を操作す

マグネット車輪 4 輪で鋼製壁面を移動できる機るためにエアーシリンダを用いているため、エ構とし、中央のペイロード部分に EMAT とカメラアー源としてエアーチューブを 1 本、配線と合わを搭載した。

せて引き回している。

電源および信号については、省配線とするた

装置寸法は、ボイラーのマンホールを通過しやめ、基本的に電源は AC100V を 1 系統供給し、装すいようにするため、奥行きと高さを抑えて f 500

置本体内の機器はその電源で駆動するようにしのマンホールを通過できるサイズとした。また、た。当初バッテリー電源として電源線も無くすこ

今回は装置の幅寸法を搭載した EMAT とカメラにとも検討したが、移動時間の制約やバッテリー切  合わせたペイロードスペースとして設計しているれの際の装置回収、装置重量の増加など、デメが、搭載する機器に合わせて設計を変更することリットが多いため、今回はバッテリー電源は採用でさまざまな機器に対応できる。
製作した試作機の各主要仕様を表 1 に記す。ましなかった。なお、今回の試作では、要求仕様のた装置の写真を図 4 に示す。

モータードライバが入手できなかったため、モー—

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表1項目
幅

主要仕様
仕様

876mm

装置
奥行き 440mm
寸法
高さ360mm

備考

マグネット
車輪取手などの突起含まず

照明

ペイロード幅 300mm
装置重量約 40kg

最大吸着力120kgf

計算値

監視カメラ

必要ユーティ AC100V（単相）
EMAT 操作用
リティー
エアーコンプレッサ

ＥＭＡＴ
プローブ
5. まとめＥＭＡＴ

今回紹介したマグネット車輪移動機構は、主なターゲットをボイラー炉壁として搭載機器などを選定したが、移動プラットフォームとしてはさまマグネット
車輪ざまなものが搭載可能である。また、電源およびLAN 構成としているので、ケーブル自身もあまり重くならず、装置走行の負担にならないようにするとともに、汎用性をもたせた形で構成した。今図 4 EMAT 搭載の装置外観（模擬壁面に吸着した状態）

後は、他の機器搭載や信号処理関係の変更などを実施するとともに、自動走行対応、位置決めシステムの搭載など、機能拡張してさまざまな場面で適用できるようにしていく予定である。



検査事業部 第一検査部
エンジニアリンググループ
グループ長

機器装置事業部
メカトロシステム部
第一グループ 主幹

引地 達矢

村田谷 武志TEL. 045-759-2527
FAX. 045-759-2146

TEL. 045-791-3525
FAX. 045-791-3538

機器装置事業部
企画・開発部部長

廣瀬 尚哉
TEL. 045-791-3525
FAX. 045-791-3538—

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