JP2000292361A - 管外部検査ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、センサに混入するノイズの影響を
抑えることによって、管の外部の傷をより正確に検出す
ることを目的とするものである。 【解決手段】 各センサ７ａ，７ｂからの信号を他のセ
ンサ７ａ，７ｂからの信号と比較することにより、全て
の子機５のセンサ７ｂから同時に検出された同一レベル
の信号をノイズとみなして削除する演算器２１を、親機
４の伝達部１４に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば発電所の
蒸気発生管などに対して使用され、管外部の傷を検出す
る管外部検査ロボット及びその制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図２は例えば「日本機械学会（Ｎｏ．９
７−６９）第７回設計工学・システム部門講演会講演論
文集」（１９９７年）５１５〜５１６ページに示された
従来の管外部検査ロボットを示す斜視図、図３は図２の
親機を示す斜視図、図４は図３の親機を示す側面図、図
５は図２の管外部検査ロボットの一部を拡大して示す平
面図である。

【０００３】図において、１は水平な鉄板、２は鉄板１
を貫通し垂直方向に沿って延びている複数本の管であ
り、ここでは発電所の蒸気発生管を想定している。ま
た、鉄板１及び管２は、鉄系の磁性材料で構成されてい
る。３は管２を取り囲むように配置され、管２の外部の
傷を検出する環状の管外部検査ロボットであり、この管
外部検査ロボット３は、管２の長手方向に沿って移動可
能になっている。また、管外部検査ロボット３は、それ
ぞれ鉄板１上を走行可能な１台の親機４と複数台の子機
５とが環状に連結されて構成されている。

【０００４】６は親機４及び子機５のベース、７ａ，７
ｂはそれぞれベース６に搭載され、管２の外部に対向し
て傷を検出する親機４及び子機５のセンサであり、これ
らのセンサ７ａ，７ｂとしては、例えば渦電流方式のセ
ンサコイルが用いられている。８はベース６に取り付け
られ、ベース６とともに親機４及び子機５の車体を構成
する左右一対の減速機構、９は左右の減速機構８にそれ
ぞれ取り付けられているモータである。

【０００５】各モータ９は、回転軸（図示せず）が形成
された側の端面が一方の減速機構８に結合され、他端面
が他方の減速機構８に結合されている。従って、モータ
９の筺体は、左右の減速機構８を結合しており、親機４
及び子機５の車体を補強する役割も果たしている。

【０００６】１０は左右の減速機構８の前面下端部に設
けられている一対の駆動輪であり、これらの駆動輪１０
は、減速機構８を介してモータ９のトルクが伝達されて
回転する。１１は左右の減速機構８の後面下端部に回転
自在に設けられている一対の水平従動輪、１２は左右の
減速機構８の前面上端部に回転自在に設けられている一
対の垂直従動輪であり、これらの駆動輪１０、水平従動
輪１１及び垂直従動輪１２は、いずれも車軸方向に着磁
された磁石で構成されている。

【０００７】１３はベース６に設けられ、親機４及び子
機５を互いに機械的及び電気的に連結するためのコネク
タであり、これらのコネクタ１３は、ベース６に固定さ
れた固定部１３ａと、この固定部１３ａから出没する方
向へ往復動可能に固定部１３ａに設けられた雌コネクタ
１３ｂ又は雄コネクタ１３ｃとを有している。また、固
定部１３ａにはコイル（図示せず）が巻かれており、こ
のコイルに通電することにより電磁力が発生し、雌コネ
クタ１３ｂ及び雄コネクタ１３ｃが図５の矢印方向（固
定部１３ａから突出する方向）へ駆動される。

【０００８】また、ベース６の内部は空洞になってお
り、センサ７ａ，７ｂ、モータ９及びコネクタ１３への
配線（図示せず）が内蔵されている。さらに、親機４の
ベース６には、伝達部１４が設けられている。この伝達
部１４は、全てのセンサ７ａ，７ｂからの傷検出信号を
整流、増幅するとともに、検出情報を一括して外部に伝
達する。

【０００９】次に、図６は図２の管外部検査ロボットの
概略の配線図、図７は図２の管外部検査ロボットにおけ
るセンサの配線と管との関係を示す説明図、図８は図７
のセンサの配線図である。

【００１０】図において、７ｃは親機４のセンサ７ａの
配線、７ｄは子機５のセンサ７ｂの配線である。また、
Ａはループ内を通過する磁束、Ｂはループ外を通過する
磁束、Ｃは親機４側の配線７ｄを通って伝達部１４から
子機５のセンサ７ｂに向かって流れるノイズ電流、Ｄは
親機４と反対側の配線７ｄを通って子機５のセンサ７ｂ
から伝達部１４に向かって流れるノイズ電流、ＥはＣと
同じ配線７ｄをＣと反対方向に流れるノイズ電流であ
る。

【００１１】図６〜図８に示すように、全てのセンサ７
ａ，７ｂは、親機４に搭載されている伝達部１４の左右
の端子を起終点として、全て並列に配線されている。親
機４のセンサ７ａの配線７ｃは、伝達部１４の左の端子
を起点として、伝達部１４の右の端子に戻るように接続
されている。

【００１２】親機４の左に隣接する子機５のセンサ７ｂ
１の配線７ｄ１は、伝達部１４の左の端子を起点とし
て、親機４の雄コネクタ１３ｃ、子機５の雌コネクタ１
３ｂを介してセンサ７ｂ１に接続されている。さらに、
子機５の雄コネクタ１３ｃを介して、隣接する子機５の
雌コネクタ１３ｂに接続されている。このことを繰り返
して、管２の外部を通り、親機４の雌コネクタ１３ｂを
介して、伝達部１４の右の端子に戻るように配置されて
いる。

【００１３】同様に、親機４の右に隣接する子機５のセ
ンサ７ｂ２の配線７ｄ２は、伝達部１４の左の端子を起
点として、親機４の雄コネクタ１３ｃ、左に隣接する子
機５の雌コネクタ１３ｂ、雄コネクタ１３ｃを介して、
隣接する子機５の雌コネクタ１３ｂに接続されている。
このことを繰り返して管２の外部を通った後、雌コネク
タ１３ｂを介してセンサ７ｂ２に接続されている。さら
に、雄コネクタ１３ｃ、親機４の雌コネクタ１３ｂを介
して、伝達部１４の右の端子に戻るように配置されてい
る。

【００１４】図６〜図８では、簡単化のために一部の子
機５しか示していないが、他の子機５のセンサ７ｂの配
線７ｄも同様である。このように、全ての子機５のセン
サ７ｂの配線７ｄは、管２の外部を一周して取り囲むよ
うに配置されている。

【００１５】伝達部１４から各々のセンサ７ａ，７ｂに
は、数ｋＨｚから数ＭＨｚ程度の一定周波数の交流電流
が流されている。センサ７ａ，７ｂに流す交流電流の周
波数は、検出すべき傷の深さに応じて選定される。この
とき、伝達部１４の回路は、左が＋になっているときは
右側は−になるように、左が−になっているときは右側
は＋になるように構成されている。

【００１６】次に、動作について説明する。モータ９の
回転トルクは、減速機構８を介して駆動輪１０に伝達さ
れる。そして、駆動輪１０が発生する駆動力によって親
機４及び子機５は、林立する管２の隙間を通り抜けなが
ら例えば図２の矢印方向へ水平移動し、目標の管２の外
部を取り囲み、図２及び図５に示すような状態で停止す
る。このとき、駆動輪１０は、鉄板１との間に磁気吸引
力を発生しているので、鉄板１の上を吸着しながら回転
し、駆動力を伝えて走行することができる。

【００１７】なお、従来の管外部検査ロボットでは、親
機４が１台、子機５が９台の合計１０台で構成されてい
る。目標の管２の外部を取り囲んだ状態では、図４に示
すように、駆動輪１０及び垂直従動輪１２が、管２の外
部に接触し磁気吸着力によって吸着している。また、モ
ータ９を駆動する電力は、管外部検査ロボットの外部か
ら有線又は無線によって供給されるか、或いは管外部検
査ロボットに内蔵したバッテリによって供給される。

【００１８】目標の管２の外部を取り囲んだ後、コネク
タ１３の固定部１３ａに通電され、雌コネクタ１３ｂ及
び雄コネクタ１３ｃが図５の矢印方向へ移動され、隣接
する親機４及び子機５の雄コネクタ１３ｃと雌コネクタ
１３ｂとが互いに結合される。これにより、親機４及び
子機５は、機械的及び電気的に環状に結合され、図６〜
図８に示す回路が構成される。

【００１９】管２の外部を取り囲んで一体化された合計
１０台の親機４及び子機５は、管２の外部を垂直方向へ
上下移動しながら検査を行う。このとき、駆動輪１０
は、管２との間に磁気吸引力を発生しているので、管２
の外部を吸着しながら回転し、駆動力を伝えて上下に走
行することができる。

【００２０】親機４及び子機５のセンサ７ａ，７ｂのう
ちのいずれかが、管２の外部の傷、割れ目等に対向する
と、センサ７ａ，７ｂの先端と管２の表面との距離が大
きくなる。これにより、センサ７ａ，７ｂのインダクタ
ンスが変化し、整流後の電圧値が低下する。この電圧低
下が設定値を超えると、傷があると判断される。このよ
うな検出信号は、どのセンサ７ａ，７ｂからの情報であ
っても、親機４の伝達部１４を介して一括して外部に伝
達される。また、外部への伝達は、有線又は無線により
行われる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の管外部検査ロボットにおいは、図７に示すよう
に、子機５に搭載されているセンサ７ｂの全ての配線７
ｄが、伝達部１４を起点として、管２の外部を一周して
取り囲んだ後、伝達部１４に戻るように配線されている
ため、配線長が延びざるを得ず、この長い配線がループ
形状にならざるを得ない。

【００２２】このループ内をノイズ源になる磁束Ａが何
等かの理由で通過すると、右ねじの法則によってループ
内を同一方向に流れるノイズ電流Ｃ，Ｄが発生するた
め、ループ内をノイズ電流が流れてしまう。このとき、
発生する電流の大きさは、ループ内を通過する磁束Ａの
大きさに比例する。また、ループが大きいほど配線がア
ンテナの役割を果たして、多くの磁束Ａを拾ってしまう
ため、発生するノイズが大きくなり、管２の外部の傷、
割れ目の情報が正確に得られないという問題点があっ
た。

【００２３】但し、このループ外をノイズ源になる磁束
Ｂが何らかの理由で通過する場合には、右ねじの法則に
よって反対方向に流れるノイズ電流Ｅが発生するため、
磁束Ａ，Ｂによるノイズ電流が互いに打ち消される。

【００２４】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、センサに混入
するノイズの影響を抑えることによって、管の外部の傷
をより正確に検出することができる管外部検査ロボット
及びその制御方法を得ることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る管
外部検査ロボットは、情報を外部に伝達するための伝達
部と、この伝達部に接続され、検査対象である管の外部
の傷を検出するためのセンサとを有し、水平面上を走行
可能な親機、及びそれぞれセンサと同様のセンサを有
し、水平面上を走行可能な複数の子機を備え、親機と子
機とが管の外部を取り囲むように互いに機械的に連結さ
れることにより、各子機のセンサが、それぞれ管を囲む
ループ状の配線を介して伝達部に互いに電気的に並列に
接続され、この状態で菅の長手方向に沿って移動される
ものにおいて、親機には、複数のセンサからの信号に同
時に含まれるノイズを削除する演算器が設けられている
ものである。

【００２６】請求項２の発明に係る管外部検査ロボット
は、各センサからの信号を他のセンサからの信号と比較
することにより、全ての子機のセンサから同時に検出さ
れた同一レベルの信号をノイズとみなして削除する演算
器を用いたものである。

【００２７】請求項３の発明に係る管外部検査ロボット
は、予め設定されたレベル以下の信号をノイズとみなし
て削除する演算器を用いたものである。

【００２８】請求項４の発明に係る管外部検査ロボット
は、演算器を１個のチップとして伝達部に搭載したもの
である。

【００２９】請求項５の発明に係る管外部検査ロボット
の制御方法は、各センサからの信号を他のセンサからの
信号と比較することにより、全ての子機のセンサから同
時に検出された同一レベルの信号をノイズとみなして削
除するものである。

【００３０】請求項６の発明に係る管外部検査ロボット
の制御方法は、各センサからの信号のうち、予め設定さ
れたレベル以下の信号をノイズとみなして削除するもの
である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による管
外部検査ロボットの概略の配線図であり、外観的な構成
は、図２〜図５に示した従来例のものと同様であるた
め、その説明を省略する。また、基本的な傷検査動作も
従来例と同様である。図１において、２１は伝達部１４
に内蔵されている演算器であり、この演算器２１は、各
センサ７ａ，７ｂからの信号を他のセンサ７ａ，７ｂか
らの信号と比較することにより、全てのセンサ７ａ，７
ｂから同時に検出された同一レベルの信号をノイズとみ
なして削除する。

【００３２】また、演算器２１には全てのセンサ７ａ，
７ｂからの配線７ｄ１，７ｄ２が接続されており、全て
のセンサ７ａ，７ｂからの傷検出信号は、演算器２１を
通った後、一括して外部に伝達される。さらに、各セン
サ７ａ，７ｂには、従来の管外部検査ロボットと同様
に、検出すべき傷の深さに応じて選定された数ｋＨｚか
ら数ＭＨｚ程度の一定周波数の交流電流が流されてい
る。

【００３３】このような管外部検査ロボットでは、親機
４のセンサ７ａの配線７ｃ、及び全ての子機５のセンサ
７ｂの配線７ｄが、演算器２１に接続されているため、
全ての傷検出信号のレベルを比較することが可能となっ
ている。傷を検出していないときの各センサ７ａ，７ｂ
の傷検出信号レベルのばらつきは、センサ７ａ，７ｂが
対向している管２の表面粗さのばらつきによるものだけ
であり、殆ど無視できる程度のものである。

【００３４】そこで、各センサ７ａ，７ｂからの傷検出
信号のレベルを他のセンサ７ａ，７ｂからの傷検出信号
のレベルと比較するように、演算器２１を構成する。こ
れにより、他のセンサ７ａ，７ｂと比較して大きなレベ
ル変動があったセンサ７ａ，７ｂのみが傷を検出したも
のと判断することができる。演算器２１をこのように構
成すると、センサ７ａ，７ｂからの傷検出信号に混入す
るノイズの影響を除去することが可能になり、管２の外
部の傷、割れ目の情報を正確に得ることができるように
なる。

【００３５】また、配線のループ内を磁束が通過すると
きは、親機４を除く全ての子機５のセンサ７ｂの配線７
ｄが形成するループの大きさが同一なので、子機５のセ
ンサ７ｂの傷検出信号に発生するノイズ電流のレベルは
同一である。そのため、親機４のセンサ７ａの傷検出信
号以外の全ての子機５のセンサ７ｂの傷検出信号に、同
時に同一レベルのノイズ電流が発生したときには、その
ノイズ増加分を一括してカットするように演算器２１を
構成することができる。

【００３６】これにより、磁束の通過によって傷検出信
号に発生するノイズ電流の影響を除去することが可能に
なり、管２の外部の傷、割れ目の情報をより正確に得る
ことができるようになる。

【００３７】また、演算器２１は、１個のチップで構成
できるため、親機４の伝達部１４の回路内に搭載するこ
とが可能となる。従って、親機４の寸法を大きくするこ
となく、演算器２１を搭載することが可能である。さら
に、伝達部１４の回路内の他のチップと演算器２１とを
一体化すれば、伝達部１４の重量増加を無くすことも可
能となり、親機４の運動性能の低下が防止される。

【００３８】実施の形態２．なお、演算器２１によるノ
イズの検出方法は実施の形態１の方法に限定されるもの
ではない。例えば、あるレベルでノイズをカットするよ
うに演算器２１を予め設定しておけば、傷を検出して設
定レベルを超えた傷検出信号だけを、伝達部１４から外
部に伝達することができる。即ち、伝達部１４によりノ
イズを一括して削除することができ、管２の外部の傷、
割れ目の情報をより正確に得ることができるようにな
る。

【００３９】また、実施の形態２の場合でも、演算器２
１を１個のチップで構成することが可能であるため、親
機４の伝達部１４の回路内に搭載することが可能とな
る。従って、親機４の寸法を大きくすることなく、演算
器２１を搭載することが可能である。さらに、伝達部１
４の回路内の他のチップと演算器２１とを一体化すれ
ば、伝達部１４の重量増加を無くすことも可能となり、
親機４の運動性能の低下が防止される。

【００４０】さらに、実施の形態１，２では、演算器２
１を伝達部１４に設けたが、親機４の他の箇所に設けて
もよい。また、伝達部１４からの情報を受ける側に設け
ることも可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
管外部検査ロボットは、複数のセンサからの信号に同時
に含まれるノイズを削除する演算器を親機に設けたの
で、センサに混入するノイズの影響を抑えることによっ
て、管の外部の傷をより正確に検出することができる。

【００４２】請求項２の発明の管外部検査ロボットは、
各センサからの信号を他のセンサからの信号と比較する
ことにより、全ての子機のセンサから同時に検出された
同一レベルの信号をノイズとみなして削除する演算器を
用いたので、ノイズをより確実に削除することができ
る。

【００４３】請求項３の発明に係る管外部検査ロボット
は、予め設定されたレベル以下の信号をノイズとみなし
て削除する演算器を用いたので、簡単な構成で、ノイズ
をより確実に削除することができる。

【００４４】請求項４の発明の管外部検査ロボットは、
演算器を１個のチップとして伝達部に搭載したので、親
機の寸法を大きくすることなく、演算器を親機に搭載す
ることができる。

【００４５】請求項５の発明に係る管外部検査ロボット
の制御方法は、各センサからの信号を他のセンサからの
信号と比較することにより、全ての子機のセンサから同
時に検出された同一レベルの信号をノイズとみなして削
除するようにしたので、センサに混入するノイズの影響
を抑えることによって、管の外部の傷をより正確に検出
することができる。

【００４６】請求項６の発明に係る管外部検査ロボット
の制御方法は、各センサからの信号のうち、予め設定さ
れたレベル以下の信号をノイズとみなして削除するよう
にしたので、センサに混入するノイズの影響を抑えるこ
とによって、管の外部の傷をより正確に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による管外部検査ロ
ボットの概略の配線図である。

【図２】 従来の管外部検査ロボットの一例を示す斜視
図である。

【図３】 図２の親機を示す斜視図である。

【図４】 図３の親機を示す側面図である。

【図５】 図２の管外部検査ロボットの一部を拡大して
示す平面図である。

【図６】 図２の管外部検査ロボットの概略の配線図で
ある。

【図７】 図２の管外部検査ロボットにおけるセンサの
配線と管との関係を示す説明図である。

【図８】 図７のセンサの配線図である。

【符号の説明】

２ 管、３ 管外部検査ロボット、４ 親機、５ 子
機、７ａ，７ｂ センサ、１４ 伝達部、２１ 演算
器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報を外部に伝達するための伝達部と、
   この伝達部に接続され、検査対象である管の外部の傷を
   検出するためのセンサとを有し、水平面上を走行可能な
   親機、及びそれぞれ上記センサと同様のセンサを有し、
   水平面上を走行可能な複数の子機を備え、 上記親機と上記子機とが上記管の外部を取り囲むように
   互いに機械的に連結されることにより、上記各子機の上
   記センサが、それぞれ上記管を囲むループ状の配線を介
   して上記伝達部に互いに電気的に並列に接続され、この
   状態で上記菅の長手方向に沿って移動される管外部検査
   ロボットにおいて、 上記親機には、複数の上記センサからの信号に同時に含
   まれるノイズを削除する演算器が設けられていることを
   特徴とする管外部検査ロボット。
2. 【請求項２】 上記演算器は、上記各センサからの信号
   を他のセンサからの信号と比較することにより、全ての
   上記子機の上記センサから同時に検出された同一レベル
   の信号をノイズとみなして削除するものであることを特
   徴とする請求項１記載の管外部検査ロボット。
3. 【請求項３】 上記演算器は、予め設定されたレベル以
   下の信号をノイズとみなして削除するものであることを
   特徴とする請求項１記載の管外部検査ロボット。
4. 【請求項４】 上記演算器は、１個のチップとして上記
   伝達部に搭載されていることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載の管外部検査ロボット。
5. 【請求項５】 情報を外部に伝達するための伝達部と、
   この伝達部に接続され、検査対象である管の外部の傷を
   検出するためのセンサとを有し、水平面上を走行可能な
   親機、及びそれぞれ上記センサと同様のセンサを有し、
   水平面上を走行可能な複数の子機を備え、 上記親機と上記子機とが上記管の外部を取り囲むように
   互いに機械的に連結されることにより、上記各子機の上
   記センサが、それぞれ上記管を囲むループ状の配線を介
   して上記伝達部に互いに電気的に並列に接続され、この
   状態で上記菅の長手方向に沿って移動される管外部検査
   ロボットの制御方法において、 上記各センサからの信号を他のセンサからの信号と比較
   することにより、全ての上記子機の上記センサから同時
   に検出された同一レベルの信号をノイズとみなして削除
   することを特徴とする管外部検査ロボットの制御方法。
6. 【請求項６】 情報を外部に伝達するための伝達部と、
   この伝達部に接続され、検査対象である管の外部の傷を
   検出するためのセンサとを有し、水平面上を走行可能な
   親機、及びそれぞれ上記センサと同様のセンサを有し、
   水平面上を走行可能な複数の子機を備え、 上記親機と上記子機とが上記管の外部を取り囲むように
   互いに機械的に連結されることにより、上記各子機の上
   記センサが、それぞれ上記管を囲むループ状の配線を介
   して上記伝達部に互いに電気的に並列に接続され、この
   状態で上記菅の長手方向に沿って移動される管外部検査
   ロボットの制御方法において、 上記各センサからの信号のうち、予め設定されたレベル
   以下の信号をノイズとみなして削除することを特徴とす
   る管外部検査ロボットの制御方法。