JPH01291157A - 溶接線追従式走行装置 - 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、溶接線の検査をするために溶接線に沿って走
行する溶接線追従式走行装置に関する。

［従来の技術］ 圧力容器などの溶接線を検査するための従来の装置とし
ては、特開昭６０−１０２５８０号に記載のものがあり
、第１９図に示すようになっている。この装置では、圧
力容器１の表面に基準軌道２を設け、これに沿って親機
３を走行させている。

さらに、無軌道走行ユニット４に子機を搭載している。

そして、軌道２上を走行する親機３を基準として、方位
センサ（光波を使用）と距離センサ（音波を使用）とを
用いて、無軌道走行ユニット４を任意の位置に走行運転
できる。すなわち、従来の装置では、基準となる軌道が
必要であり、さらに、溶接線の検査を実施するための無
軌道走行ユニット以外に、親機３を必要とする。また、
方位測定のための光波と、距離測定のための音波とは、
空中を伝播させているなめに、第２０図に示すように、
親機３と無軌道走行ユニット４との距離が大きくなると
、光波と音波とが受信できなくなる。したがって、基準
軌道２を複数箇所に設置しなければならない。

また、溶接線に追従する自走台車に関しては、特開昭６
１−２２１９０８号に記載のものがある。

この従来例では、磁性センサを採用している。ステンレ
ス鋼などの非磁性体の材料に、磁性体の溶接線が設けで
ある場合は、このような磁性センサで溶接線を追従する
ことができる。しかし、磁性体でできた圧力容器などの
溶接線に対しては、この磁性センサは利用できない、ま
た、この従来例では、方向の異なる溶接線が交差する場
合には、本線のみを走行し、本線から分岐線への走行は
考慮されていない。

なお、溶接線に追従する走行装置とは異なるが、無軌道
走行体としては、機械加工工場などで使用している無人
搬送車がある。しかし、この場合は、無人搬送車を誘導
するために電線やテープなどの誘導線をあらかじめ設け
ておかなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した従来の装置では、自動走行する走行装置以外に
、自動走行を補助するための軌道や誘導線などを、被検
査体あるいは走行面上にあらかじめ取り付けておく必要
がある。したがって、過去に製作した圧力容器などのよ
うに、これらの補助手段を取り付けていない被検査体に
対しては、その溶接線を検査するのに従来の装置は利用
できなかった。

そこで、本発明の目的は、被検査体に軌道などの補助手
段を新たに取り付けることなく、被検査体の壁面に吸着
して走行しながら、溶接線およびその交差点を検出して
その溶接線に沿って走行でき、かつ、走行装置の位置を
精度良く検出できるような溶接線追従式走行装置を提供
することにある。

し課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明に係る溶接線追従式走
行装置は、いろいろな形態を取り得る。

本発明の第１の形態では、溶接線を有するｖｉ構造物表
面上を走行する溶接線追従式走行装置において、自走式
の駆動部を有する走行体と、前記走行体に設けられた、
前記溶接線を検知するため・−９溶接線検知センサと、
前記溶接線検知センサの出力を受けて、前記溶接線の位
置を演算し、該溶接線に追従するように、前記駆動部を
制御する制御装置とを有することを特徴とする。

また本発明の第２の形態では、異なる方向の溶接線が互
いに交差するよう溶接されている構造物の表面上を走行
する溶接線追従式走行装置において、自走式の駆動部を
有する走行体と、前記走行体に設けられた、前記溶接線
を検知するための溶接線検知センサと、前記溶接線検知
センサの出力を受けて、前記溶接線の位置を演算すると
共に溶接線の交差点を検出し、該溶接線に追従するよう
に、前記駆動部を制御する制御装置とを有することを特
徴とする。

この場合、溶接線検知センサとしては、超音波センサ、
渦電流方式のセンサ、電位差方式のセンサなどを利用す
ることができる。

そして、超音波センサを利用する場合は、その設置個数
、超音波の方向などをいろいろに変更することができる
。

本発明の別の形態では、異なる方向の溶接線が互いに交
差するように溶接されている構造物の表面上を走行する
前記溶接線追従式走行装置において、前記制御装置は、
溶接線の交差点を走行体の位置の基準として走行体を走
行および方向転換するように、前記駆動部を制御するこ
とを特徴とする。

本発明のさらに別の形態では、異なる方向の溶接線が互
いに交差するように溶接されている構造物の表面上を走
行する溶接線追従式走行装置において、走行体の位置を
検出する手段として、走行体の走行距離を求める手段と
、溶接線の交差点位置を検出する手段と、その交差点位
置で走行体位置の確認および修正をする手段とを設けた
ことを特徴とする。

本発明のさらに別の形態では、異なる方向の溶接線が互
いに交差するように溶接されている構造物の表面上を走
行する溶接線追従式走行装置において、走行体の位置を
検出する手段として、前記構造物と前記走行体とに、互
いに対をなす位置検出用センサを設け、溶接線の交差点
位置を基準として前記構造物に設けた位置検出用センサ
の位置を求める手段と、前記構造物に設けた位置検出用
センサの位置を基準として前記走行装置の位置を求める
手段とを設けたことを特徴とする特本発明のさらに別の
形態では、少なくとも４個の磁気車輪を同心円上に配置
した走行体と、前記磁気ｍ輪の少なくとも２個をおのお
の独立に駆動させる駆動機構と、前記磁気車輪の少なく
とも２個をおのおの独立に旋回させる旋回機構と、前記
走行体の走行路にある溶接線およびその交差点を検出す
る溶接線検知センサと、前記走行体の移動量を検出する
検出器とを設けている。

［作用］ 本発明のうち、超音波センサを利用しているものでは、
溶接線で反射された超音波の伝播時間に上り、超音波セ
ンサから溶接線までの距離（溶接線の位置）を求めるこ
とができる。たとえば、２個の超音波センサからの伝播
時間を一致させることにより、走行装置と溶接線とを、
ある一定の位置関係に保つことができる。したがって、
走行装置は溶接線に追従して走行できる。また、溶接線
が交差している場合でも、超音波センサでの受信波の変
化から、溶接線の交差点の位置を検知でき乙、したがっ
て、この交差点位置を基準として、走行体は溶接線に沿
って自動走行できる。

［実施例］ 次に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。説明は
次の順序で行う。

イ、第１実施例（２個の２方向超音波センサ）の構成 口、長手溶接線に沿う走行 ハ、交差点の検出 二、交差点での旋回 ホ０周溶接線に沿う走行とその後の動作へ、第１実施例
のまとめ ト、第２実施例（１個の１方向超音波センサ）チ、第３
実施例（４個の１方向超音波センサ）す、第４実施例（
４個の２方向超音波センサ）ヌ、第５実施例（４個の旋
回動輪） ル、第１実施例の位置検出方式 ヲ、第６実施例（別の位置検出方式） ワ、溶接線検知センサの変更例 力、その他の変更例 イ・【ｌ工主璽ユ２−　・３゛センサ）ユ且１ 第１図は本発明の一実施例に係る溶接線追従式走行装置
の底面図である。この走行装置５は、走行体１７の底面
に、２個の固定動輪６と、２個の旋回動輪７と、２個の
超音波センサ１０，１１とをｔＭ載している。

固定動輪６は、永久磁石で作ってあり、その走行回転の
回転軸線は、走行体１７に対して固定しである。２個の
固定動輪６は、走行体１７の進行方向（第１図の上方向
）に向かって左右対称に配；αしである。各固定動輪６
は、それぞれ、専用の駆動モータ１９で駆動する。駆動
モータ１９の回転は、エンコーダ１８で測定できる。

旋回動輪７は、同様に永久磁石で作ってあり、その走行
回転の回転軸線は、走行体１７に対して旋回できる。第
２図は、この旋回動輪７の側面図であり、その旋回機構
を説明する。走行体１７の上面には、旋回用の駆動モー
タ１３を固定しである。その出力軸にはウオーム１４を
固定してあり、ウオームホイール１５と噛み合っている
。ウオームホイール１５は旋回シャフト２１に固定して
あり７その下端に旋回動輪７を取り付けである。第１図
に戻って、２個の旋回動輪７は、走行体１７の進行方向
に向かって前方と後方に配置しである。

各旋回動輪７は、それぞれ、専用の駆動モータ２０で回
転駆動する。

２個の超音波センサ１０．１．１は、第１図の右下隅と
、左上隅とに配置してあり、ちょうど略正方形の走行体
１７の一つの対角線上にある。各超音波センサｔｏ、ｔ
ｉは、互いに直角をなす二つの方向に超音波を送信し、
かつその方向からの反射波を受信する。すなわち、右下
隅の超音波センサ１０は、第１図の上方向と左方向で超
音波を送受信し、左上隅の超音波センサ１１は、第１図
の下方向と右方向で超音波を送受信する。

走行体１７の前端には、溶接部およびその熱影響部を検
査するための溶接線探傷手段を固定しである。この溶接
線探傷手段は、本発明に係る走行装置に搭載するもので
あるが、この走行装置を構成するものではない、しかし
、簡単に説明する。

走行体１７の前端にはアーム部８０を固定してあり、こ
れに溶接線探傷センサ８を取り付けである。

この探傷センサ８は、二つのガイド棒８２で案内されて
、送りねじ８１で第１図の左右方向に移動する。送りね
じ８１は、歯車１１梢８３を介してモータ８４で駆動さ
れる。

第３図は、この走行装置５の制御ブロック図である。制
御装置２２の入力側には、２個の超音波センサ１０．１
１の出力と、２個のエンコーダ１８の出力とを接続しで
ある。制御装置２２の出力側には、固定動輪用の２個の
駆動モータ１９と、旋回動輪を回転駆動するための２個
の駆動モータ２０と、旋回動輪を旋回駆動するための２
個の駆動モータ１３とを接続しである。

口、　手パ、に・°う−Ｊ行 次に、この実施例の動作を説明する。第４図は、圧力容
器１の正面図である。この圧力容器１には、多くの溶接
線１２があり、圧力容器１の長平方向に延びる長手溶接
線１２Ａと、周方向に延びる周溶接線１２Ｂとがある。

この図の符号２３は、走行装置５のための制御ケーブル
である。まず、長手溶接線１２Ａに沿って走行装置５が
走行するときの動作を説明する。

第５図は、この走行装置５を圧力容器の表面上で吸着走
行させるときの説明図である。走行装置を長手溶接線１
２Ａの任意の位置１００に設置する。そして、超音波セ
ンサ１０，１１からそれぞれ、互いに直角をなす二つの
方向１０Ａ、ＩＯＢと、ＩＩＡ、ＩＩＢとに、超音波を
送信する。符号１００の位置では、長手溶接線１２Ａに
向か−νた超音波１０Ａ、１１Ａは、長手溶接線１２Ａ
で射し、超音波センサｉｏ、ｔｔで受信される、超音波
を送信してから受信するまでの時間（伝堝時間）をｔ、
超音波の速度をＶとすると、超音波センサから溶接線ま
での距離りは、 Ｌ＝ｖ−ｔ／２　　　　　　・・・（１）で求めること
ができる。超音波１０Ａ、ＩＩＡ！。二対応する伝播距
離をＬ　　　、Ｌ　　　とすると。

１０Ａ　　　１１＾ Ｌ１ｏ＾＝Ｃ−ＬｌｌＡ・（２） の関係が成立するように、走行装置は走行する。

ここで、Ｃは定数である。たとえば、Ｃ＝１すなわちＬ
１ｏＡ＝Ｌ１１Ａとすると、超音波センサ１０と１１と
の中間位置が溶接線の中心位置と一致する。

なお、走行装置の設置状態によっては、片方の超音波１
１Ａの反射波が受信されずに、一方の超音波１０Ａの反
射波だけが受信される。その場合には、走行装置を第５
図の左方向（超音波センサ１１の方向）に走行させて、
超音波１１Ａの反射波が受信できるようにするとともに
（２）式を満足させるようにする。このような走行をさ
せるためには、第１図の２個の旋回動輪７を反時計方向
に９０度旋回させて、この旋回動輪７を回転駆動すれば
良い、（２）式を満足したら、旋回動輪７は元の向きに
戻しておく。

次に、（２）式の関係となるように制御しながら、走行
装置を第５図の下方に走行させる。すなわち、検査対象
である溶接線を軌道の代わりとして、溶接線に沿って走
行装置５を走行させる。

ハ、丸動Ｖ１１ 走行装置が下方に走行して、超音波センサ１１が周溶接
線１２Ｂに達すると、超音波１１．　Ａの反射波が受信
できなくなる。これにより、長手溶接線１２Ａの行き止
まりを知ることができる。この時点での、超音波センサ
１０と長手溶接線１２Ａとの距離！、１０Ａを維持した
まま、走行装置はさらに下方に走行する。超音波センサ
１１が周溶接線１２Ｂを通過すると、超音波１１Ｂの反
射波が受信できるようになる。一方、超音波センサ１０
では、超音波１０Ｂの周溶接線１２Ｂからの反射波も受
信できるようになる。そして、超音波１０８゜１１Ｂに
対応する伝播距離Ｌ　　　、Ｌ　　　が１０８　　１１
Ｂ Ｌ、ｏＢ＝Ｃ−Ｌ、１Ｂ＝−（３） の関係となる位置まで、走行装置が下方に走行・Ｙる（
符号１０１の位置）、この位置では、（２）（３１式が
成立しており、このときの走行装置の位；Ｖにより、長
手溶接線１２Ａと周溶接線１２Ｂとの交差点Ｇ１を求め
ることができる。

二、創動■ン」１ この交差点Ｇ１で、走行装置は旋回する必要がある、そ
のために、第１図の上側の旋回動輪７を時計方向に９０
度旋回させ、一方、下側の旋回動輪７を反時計方向に９
０度旋回させる。そして、これらの旋回動輪７を回転さ
せると、走行体１７は、第１図では時計方向に、第５図
では反時計方向に旋回する。走行体１７が９０度旋回し
たところで、旋回動輪７の駆動を停止し、旋回動輪７の
向きを元に戻す、なお、溶接線の交差点で走行装置をど
ちらの向きに旋回させるかは、あらかじめ定めておく、
また、溶接線が直角以外の角度で交差しているような場
合は、９０度以外の角度で旋回させることになる。

超音波センサ１０．１１は走行体１７に固定しであるの
で、走行装置の旋回に伴い、これらセンサも旋回する。

第６図はこのときの状態を示す。

実線が旋回前、破線が旋回後の超音波センサ１０゜１１
の位置である。旋回前には、超音波１０Ａ。

１０Ｂ、ＩＩＡが受信されたが、旋回後は、超音波１０
Ａ、ＩＯＢ、ＩＩＡが受信できる。なお、時計方向に９
０度旋回したときは、超音波１０Ａ。

１１Ａ、ＩＩＢが受信されることになる。したがって、
旋回後にどの超音波が受信されるかを検出すれば、走行
装置５の旋回方向を知ることができる。これにより、予
定の方向に旋回したことが確認できる。さらに、各受信
波の伝播距離を比較すれば、走行装置が何度旋回したか
も知ることができる。たとえば旋回前のし１０Ｂと旋回
後のＬｌｏＡとが等しければ（または、旋回前のし１１
Ｂと旋回後のＬｌｌＡが等しければ、あるいはその両方
が満たされれば）、走行装置はちょうど９０度旋回した
ことになる。したがって、走行装置が、正確に９０度旋
回したかどうかも確認できる。

ホｌｌｊ　　　線にゞゝう−′−の　の　　−走行装置
は、交差点Ｇ１で９０度旋回した後、周溶接線１２Ｂに
沿って走行する。この場合も、長手溶接線１２Ａに沿っ
て走行するときと同様に、上述の（２）式を満足するよ
うに制御する（第５図の符号１０２の位置）。

周溶接線１２Ｂに沿ってさらに右方向に走行すると、第
７図に示すように再び長手溶接線１２Ａどの交差点に達
する。そして、超音波センサ１１か長手溶接線１２Ａを
通過すると、超音波１１Ｂか受信され、長手溶接線１２
Ａの存在を知ることができる。

もし、検査を予定した溶接線が周溶接線１２Ｂならば、
超音波１１Ｂを受信したのに関係なく、引き続き右方向
に走行すればよい、これに対して、検査予定の溶接線が
長手溶接線！２Ａのときには、走行装置の向きを変える
必要がある。そのためには、超音波１１Ｂを受信した後
に、超音波１１ＡどＩＩＢに対応する伝播距ＭＬ１１Ａ
とＬ１１８の間で１ 、ＬｌｌＡ　””　ＬｌｌＢ　　　　・・・（４）の関
係が成立するようになるまで、走行装置を右方向に走行
させ、そこで止める（符号１０３の位置）０次に、その
位置で、時計方向に９０度旋回させる。旋回方向と旋回
角度とを確認できることについては前記と同様である。

しかし、この時点ではまだ、長手溶接線１２Ａの中心位
置を求めていないので、周溶接線１２Ｂと長手溶接線１
２Ａとの交差点Ｇ２の位置が求まっていない、そのため
、９０度旋回させた後に、いったん長手溶接線１２Ａに
沿って走行装置を下方に走行させ、超音波１０Ａ、１１
Ａが受信できるような位置にする（符号１０４の位置）
。この位置で、超音波１０Ａ、ＩＩＡに対応する伝播距
！Ｌ　　　、　Ｌ１１８の間で、（３）式が成立するよ
う０Ｂ に走行体の位置を調整する０以上の操作により、周溶接
線１２Ｂと、長手溶接線１２Ａとの交差点Ｇ２を求める
ことができる。この後、（１）式を維持しながら下方に
進むことで、長手溶接線１２Ａに沿って走行できる（符
号１０５の位置）。

へ、　１−　　のま　め 第８図は、以上の動作をまとめたフローチャ＝１・であ
る、これに沿って、この実施例の動作の流れを説明する
。まず、走行装置を任意の位置におき、その超音波セン
サｔｏ、ｉｉから、それぞれ、互いに直角をなす二つの
方向に、超音波１０Ａ。

１０Ｂ、１．１Ａ、ＩＩＢを送信する（ステップ３０）
、超音波１１ＡとＩＯＡが受信できて（ステップ３１．
３２＞その伝播時間１　　．１１〇八　　　　　１１八 が等しいときは（ステップ３３）、そのまま直進を続け
る（ステップ３４）、伝播時間が等しくなければ、旋回
動輪を９０度旋回する（ステップ３５）、そして、伝播
時間の大小関係に応じて（ステップ３６）、走行装置を
左または右に移動しくステップ３７．３８）伝播時間を
等しくする。

超音波１１Ａが受信できてＩＯＡが受信できないとき（
ステップ３１．３２）、および、超音波１１Ａが受信で
きなくてＩＯＡも受信できないときには（ステップ３１
．３９）、同様に、ステップ３５〜３８を実施する。こ
れらの動作は、いずれも、走行装置を溶接線に対して正
しく位置させるためのものである。

超音波１．１Ａと１０Ｂが受信できるときは（ステップ
３１．３９）、超音波１１Ｂが受信できるまで直進を続
け、さらに伝播時間１　　．１が等しくなるように進み
続ける（ステップ４０）。

このとき、走行装置は溶接線の交差点に達する。

それから、旋回動輪を９０度旋回して（ステップ４１）
、走行装置を９０度旋回させる（ステップ４２）、この
ようにして、走行装置は次の溶接線に移り、同様のサイ
クルを繰り返す。

以上の説明では、長手溶接線１２Ａが周溶接線１２Ｂで
行き止まりになっているような交差点の例を示したが、
これとは逆に、周溶接線１２Ｂが長手溶接線１２Ａで行
き止まりになっているような交差点の場合も同様に走行
できる。

結局、この実施例では、超音波センサ１０゜１１によっ
て溶接線の位置を知ることができ、方向の異なる溶接線
が交差している場合はその交差点の位置を知ることがで
きる。このため、溶接線に沿って走行装置は自動走行で
きる。さらに、交差点で走行装置を旋回させた場合、超
音波センサ１０．１１により、その旋回方向と旋回角度
を知ることができる。

ト、第２−施例（１個のＩ　ＩＴ超３波センサ）第９図
は第２実施例の動作を説明する図である。

この実施例では、１方向で超音波を送受信する１個の超
音波センサ１６を、走行体に搭載しである。

そして、この超音波センサ１６は、走行体に対して旋回
できるようにしである。なお、超音波センサ１６を走行
体に固定して、走行装置全体を旋回できるようにしても
同様の性能を得ることができる。

符号１００の位置では、超音波１６Ａと１６Ｃが受信で
き、この二つの受信波より、長手溶接線１２Ａの中心を
求めることができる。これにより、長手溶接線１２Ａに
沿って走行できる。符号１０１の位置に近付くと、超音
波１６Ｂ、１６Ｄが受信できるようになり、超音波１６
Ｃが受信できなくなる。これにより、長手溶接線１２Ａ
が周溶接線１２Ｂで行き止まりになっている交差点にき
たことが分かる。超音波１６Ａに対応する伝播距”　Ｌ
１６Ａを維持した状態で、走行装置はさらに下方に走行
し、超音波１６Ｂ、１６Ｄに対応する伝播距離Ｌ　　　
、Ｌ　　　が １６Ｂ　　　１６Ｄ Ｌ１６Ｂ＝Ｃ−Ｌ１６ｏ・・・（５） となる位置で停止する。この位置が、長手溶接線１２Ａ
と周溶接線１２Ｂとの交差点Ｇ１である。

周溶接線１２Ｂに沿っての走行、および、周溶接線１２
Ｂと長手溶接線１２Ａとの交差点の検出についても、同
様に実施できる。

この第２実施例では、１方向で送受信する超音波センサ
が１個で済む利点がある。

チ、　３　　例（４の１　口超１′センサ）第１０図は
第３実施例の動作を説明する図である。この実施例では
、１方向で超音波を送受信する４個の超音波センサ１６
１，１６２，１６３゜１６４を、走行体に固定しである
。隣り合う超音波センサの超音波送信方向は、互いに直
角をなし、これらの超音波の方向は、全体として、反時
計方向に向くように配置しである。もちろん、時計方向
とすることもできる。符号１００の位置では、超音波セ
ンサ１６１，１６３で超音波が受信される。この受信波
に基づいて、既に述べたのと同、傑に、長手溶接線１２
Ａに沿って走行装置が走行できる。

長手溶接線１２と周溶接線１２Ｂとの交差点Ｇ１では（
符号１０１の位置）、超音波センサ１６１．１６２，１
６４で超音波が受信される。

この受信波に基づいて、既に述べたのと同様に、周溶接
線１２Ａ、１２Ｂの交差点Ｇ１を求めることができる。

さらに、周溶接線１２Ｂに沿っての走行、および周溶接
線１２Ｂと長手溶接線１２Ａとの交差点の検出について
も、同様に実施できる。

この第３実施例では、１方向で送受信する超音波センサ
を使用するため、市販のものが使用でき、１個のセンサ
は小型となる。また、第９図の第２実施例と違って、超
音波センサを旋回させなくても済む利点がある。

す、１土叉韮■」」」−の２−ｆ１０ｆｌ″゛セン第１
１図は第４実施例の動作を説明する図である。この実施
例では、互いに直角をなす２方向で超音波を送受信する
４個の超音波センサ１０゜１１．２４．２５を、走行体
に固定しである。符号１００の位置では、各受信超音波
の伝播距離Ｉ、　　、Ｌ　　　、Ｌ　　　、Ｌ　　　の
間で１〇八　　　　　１１Ａ　　　　　　２４Ｂ　　　
　　　２５Ｂ（Ｌ　　　＋Ｌ　　　）／２ １０Ａ　　　２５Ｂ ＝Ｃ・（Ｌ　　　十Ｌ　　　）／２　　・・・（６）１
１＾　　２４Ｂ の関係が成立するように走行装置を調整する。すなわち
、超音波センサ１０と１８、および１１と１７の平均値
によって、伝播距離を代表させている。走行装置が下方
に走行して、周溶接線１２Ｂを通過すると、超音波１１
Ａ、２５Ｂは受信できなくなる。したがって、この後は
、 Ｌ１ｏ＾＝Ｃ−Ｌ２４Ｂ−［７） の関係を維持して走行する。そして、 （ＬｌｏＢ　　＋Ｌ２４Ａ　　）／２ −Ｃ・（Ｌ　１１ａ　＋　Ｌ　２５Ａ　）　／　２　　
・・・（８）の関係が成立しなところで走行装置が停止
する。

この位置が、周溶接線１２Ａ、１２Ｂの交差点の位置で
ある。

周溶接線１２Ｂに沿っての走行、および、周溶接線１２
Ｂと長手溶接線１２Ａとの交差点の検出についても、同
様に実施できる。

この第４実施例では、次の利点がある。すなわち、第５
図の第１実施例では、超音波センサ１１が、長手溶接線
１２Ａと周溶接線１２Ｂの交差点に達した後は、超音波
１１Ａが受信できない、そのなめ、交差点Ｇ１を求める
ためにその後下方に走行するときは、超音波１１Ａが受
信できなくなった時点での、超音波１０Ａに対応する伝
播距離（超音波センサ１０から長手溶接線１２Ａまでの
距離）を維持しながら走行する。しかし、超音波１．１
Ａが受信できなくなった位置から交差点Ｇ１までの間で
、長手溶接線の幅が違う場合には、求めた交差点Ｇ１の
位置と、実際の位置との間に誤差が生じる。これに対し
て、第１１図の第４実施例では、超音波１１Ａが受信で
きなくなった後も、（？）式の関係を保って走行するな
め、上記のような誤差が生じない利点がある。

ヌ、第５一方例　４個の　Ｕ動輪 第１図の第１実施例では、超音波センサ１０゜１１は、
走行装置の旋回と共に一緒に旋回していたが、本発明は
これに限定されない、すなわち、第１図の走行装置５に
おいて、２個の固定動輪６を、旋回動輪７と同じく旋回
可能にすることができる。このようにすると、走行体１
７自身は旋回しなくて済む、この場合、溶接線探傷セン
サ８を取り付けたアーム部８０も、走行体１７に対して
旋回可能にしておく、このように構成することによって
、第１実施例と同様に溶接線を追従することが可能にな
る。

第１２図はこの第５実施例の動作を説明する図である。

この実施例では、長手溶接線１２Ａと周溶接線１２Ｂと
の交差点Ｇ１で、超音波センサ１０．１１を固定した走
行体を旋回させずに、４個の動輪６．７だけを旋回させ
る。同時にアーム部８０も旋回させる。

溶接線に沿った走行、および、周溶接線１２Ａ。

１２Ｂの交差点の検出については、第５図の第１実施例
と基本的には同じである。ただし、第１２図の第５実施
例では、長手溶接線１２Ａに沿って走行するときは、超
音波１０ＡとＩＩＡが受信され、一方、周溶接線１２Ｂ
に沿って走行するときは、超音波１０Ｂ、ＩＩＥ）が受
信される。すなわち、溶接線の方向によって受信超音波
が区別される。このため、信号処理が簡単になる。また
、どの超音波が受信されるかによって、現在走行中の溶
接線が長手溶接線か周溶接線かを知ることができる。

ル、・　１−　停のケ置検出方Ｊ 第１図に示す第１実施例では、駆動モータ１９にエンコ
ーダ１８を取り付けて、走行装置５の位置を検出できる
ようにしである］第１３図を参照して、その位置検出方
法を説明する。上述のエンコーダ１８の出力を積算する
ことにより、走行装置の、スタート位置からの走行距離
を求めることができる。しかし、この場合、固定動輪６
のスリップや蛇行などのなめに、走行距離が長くなるに
つれて、誤差が大きくなる。

そこで、長手溶接線と周溶接線との交差点を、この誤差
解消に利用する。すなわち、この実施例では、交差点の
位置を検出できるので、この交差点のところで、エンコ
ーダの出力を点検することができ、必要に応じてこれを
修正できる。第１３図に示すように、交差点の位置は図
面上などで正確に分かっているので、交差点Ｇｌ、Ｇ２
．Ｇ３で、エンコーダ出力値をリセットすることができ
る。これにより、交差点から交差点までの間だけで距離
の誤差が累積することになる。したがって、走行装置の
位置を精度良く求めることができる。

また、この場合は、スタート地点がらの交差点通過回数
をカウントすることにより、走行装置が現在どの溶接線
上を走行しているかを知ることもできる。

第１４図はこのエンコーダを利用した位置検出方法のフ
ローチャートである。まず、スタート地点でエンコーダ
をリセットする（ステップ５ｏ）。

走行装置の走行と同時にエンコーダのカウントを開始す
る（ステップ５１）、このときのカウント値が、スター
ト地点からの定行距離に対応することになる。交差点に
遭遇するまでは、このような距離測定を続ける。第８図
のフローチャートに基づいて交差点を認識したら（ステ
ップ５２）、交差点の通過回数をメモリに記憶するくス
テップ５３）、この通過回数から、今度は走行装置がど
の溶接線を走行することになるがを確認する（ステップ
５４）、そして、エンコーダをリセットして（ステ・ツ
ブ５０）、以上のサイクルを繰り返す。

その結果、走行装置が現在走行している溶接線を常に特
定できて、しかも、その溶接線上での、交差点からの距
離を知ることができる。

ヲ、第６　方例（！１の位置検出１工）第１５図から第
１７図までは、別の位置検出方式を有する、本発明の第
６実施例を示す、この実施例では、走行装置５の走行体
１７の中央に、位置検出用の超音波送信器９Ａを設け（
第１６図参照）、圧力容器１の適当な位置に、位置検出
用の超音波受信８９Ｂを設けである（第１６図参照ン。

もちろん、これとは逆に、走行装置に受信器を、圧力容
器に送信器を設けることもできる。

そして、走行装置が溶接線の交差点に来たときに、送信
器９Ａから超音波を送信し、これを受信器９Ｂで受信す
る。このときの伝播時間より、送信器から受信器までの
距離が分かる。

走行装置５の位置検出のためには、受信器９Ｂを基準と
してその位置を測定するわけであり、まず、受信器９Ｂ
の位置を測定してその位置を知る必要がある。そのため
には、第１７図（ａ）に示ずように、二つの交差点Ｇｌ
、Ｇ２で、送信器と受信器間の距離を測定する。これに
より、一方の交差点Ｇ１から受信器９Ｂまでの距ＭＬ１
と、他方の交差点Ｇ２から受信器９Ｂまでの距離Ｌ２か
分かる６次に、交差点Ｇｌ、Ｇ２を中心として１、半径
り、Ｌ２の円弧を描き、その交点を求める。

この交点が受信器９Ｂの位置である。交差点Ｇｌ。

Ｇ２の位置は図面上から分かるので、受信器９Ｂの位置
も求めることができる。

これを式で示すと、次のようになる。圧力容器１は円筒
形なので、その外表面の展開図を考える。

円周方向をＸ軸、軸方向をｙ軸とし、任意の位置を原点
０（０，０＞とする、交差点Ｇｌ（Ｘ（ｉｉ’ｙＧ１）
を中心とした半径Ｌ１の円の方程式は（ｘ　　ＸＧ１）
　　＋　（３’　　３’Ｇ１）　　＝Ｌ１・・・（９） である、また、交差点Ｇ２　（ｘ（３２，ＸＧ２）を中
心とした半径Ｌ２の円の方程式は （ｘ−ｘ　　）　　＋（ｙ−ｙ　　）２＝Ｌ　　２０２
　　　　　　　　　　　　Ｇ２　　　　　　２・・・（
１０） である、　（９）（１０）式より、両円弧の交点（ｘ□
。

ｙｏ）は、ｙＧ１＝ｙＧ２＝ｙＧとおいて、・・・（１
２） となる、　（１２）式の符号は、受信器９Ｂと交差点Ｇ
１．Ｇ２との、ｙ方向の位置関係から定まる。

すなわち、 となる０以上、（９）〜（１４）式では、第１７図（ａ
）に示すように、周溶接線１２Ｂ上の二つの交差点Ｇｌ
、Ｇ２から受信器９Ｂの位置を求めたが、長手溶接線１
２Ａ上の二つの交差点からでも同様に求めることができ
る。

このよう゛にして受信器９Ｂの位Ｗ　（ｘ　　、ｙｏ）
を決定したら、次に、この位置を基準にして走行装置の
位置を求める。すなわち、溶接線上のどこかの位置にあ
る走行装置の送信器９Ａから超音波を送信し、これを受
信器９Ｂで受信する。このときの伝播時間から、送信器
から受信器までの距離Ｌ　３が求まる０次に、受信器９
Ｂを中心として半径Ｌ３の円弧を描き、走行装置の走行
している溶接線と、この円弧との交点を求める。なお、
走行装置がどの溶接線上を走行しているかは、前述のよ
うに、スタート地点からの交差点通過回数から知ること
ができる。

このようにして走行装置の現在位置Ｉ　（Ｘ、　。

ｙ、）を求める手順を、式で示すと次のようになす る。第１７図（ｂ）において、受信器９Ｂの位置（Ｘ□
、Ｙｏ）を中心とした、半径Ｌ３の円の方程式は （Ｘ−Ｘｏ）　　＋（ｙ−ｙｏ）　　＝Ｌ３・・・（１
５） である、走行装置が長手溶接線１２Ａ上にあるとすると
、この長手溶接線の方程式は ｘ＝ｘ八　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（１６）である、　（１５）（１６）式を解くと、走
行装置の位置Ｉ（Ｘ・、ｙ・）は ・・・（１８） となる。（１８）式の符号は、受信器９Ｂと走行装置と
の、ｙ方向の位置関係から定まる。前述のように、走行
装置がどの溶接線上を走行しているか分かっているので
、ｙ、とｙｏの大小関係は簡単に■ 知ることができる。

・・・（１つ） ｙ・＜　ｙ　ｏのとき ・・・（２０） となる０以上、（１５）〜（２０）式では、第１７図（
ｂ）に示すように、長手溶接線１２Ａ上に走行装置があ
る場合を示したが、周溶接線１２Ｂ上にある場合でも同
様にして求めることができる。

以上の説明において、多くの式に定数Ｃが出てくるが、
このＣは任意の値とすることができ、また、それぞれの
式で異なる値とすることもできる。

第１８図は、この位置検出方式の動作をまとめたフロー
チャートである。これに沿って、その動作をまとめる。

まず、座標の原点０（０，０）を決定する（ステップ６
０）０次に、第８図のフローチャートに基づいて交差点
Ｇ　１　（Ｘａｌ、　ｙ（３１）を求める（ステップ６
１）、この位置で、位置検出用センサ９Ａ、９Ｂ間の伝
播距離Ｌ１を求める（ステップ６２）、さらに、第８図
のフローチャートに基づいて交差点Ｇ２（ｘＧ２．ｙｏ
２）を求める（ステップ６３）、この位置で、位置検出
用センサ９Ａ、９Ｂ間の伝播距ＭＬ２を求める（ステツ
ブ６４）０次に、（１１）〜（１４）式により、受信器
９Ｂの位ｆ（ｘ□　、ｙ□　）を求める（ステップ６５
）、溶接線上の走行装置の位置を求めようとするときは
（ステップ６６）、その位置で、位置検出器用センサ９
Ａ、９Ｂ間の伝播距離Ｌ３を求める（ステップ６７）、
そして、（１７）〜（２０）式により、走行装置の位置
Ｉ　（ｘ　　、ｙ−）を求める（ステップ６８）、その
後、走行装置は溶接線に沿って進む（ステップ６９）、
走行装置の位置を・求めないときは（ステップ６６）、
ステップ６７゜６８は省略する。

この第６実施例では、圧力容器に少なくとも１個の位置
検出用センサを収り付ける必要がある。

もちろん、２個以上のセンサを取り付ければ、位置検出
精度は向上する。

この位置検出方式は、エンコーダを利用するものと違っ
て、誤差の累積がないため、どの位置でも同じ精度で走
行装置の位置を求めることができる。

なお、圧力容器によっては、溶接線の交差点から交差点
までが１０ｍ以上になるところがある。

このような場合は、第１３図の位置検出方式と第１７図
の位置検出方式とを組み合わせて使用すれば、その位置
検出精度を上げることができる。

ワ、゛′　　　　センサの　リ 以上の実施例では、溶接線検知センサとして超音波セン
サを利用しているが、本発明はこれに限定されない、た
とえば、゛渦電流方式のセンサや電位差方式のセンサを
利用することができる。

渦電流方式のセンサでは、交流を流したコイルを、被検
査体に近付ける。このとき、電磁誘導により、被検査体
に渦電流が生じる。被検査体が強磁性体のときには、磁
化の現象も加わる。被検査体に材質の違いがあると、コ
イルのインピーダンスが変化し、これをブリッジ回路で
電圧変化として検出する。したがって、被検査体に溶接
部があると、これを検知できる。

電位差方式のセンサでは、２対の接触子′ｒ！ｓ極を被
検査体に接触させる。１対の接触子を極の間に電流を流
すと、被検査体の電気抵抗によって、別の１対の接触子
電極間に電位差が生じる。溶接部では電気抵抗が異なる
ので、このセンサによって溶接線を検知できる。

なお、超音波センサと違って、渦電流方式のセンサと電
位差方式のセンサは、溶接線の上を通過させる必要があ
る。また、電位差方式のセンサでは、常に被検査体にセ
ンサを接触させる必要がある。

力、Ｌ因虹」部」 以上の実施例では、磁気車輪による吸着走行方式を利用
しているが、本発明はこれに限定されない、たとえば、
磁気クローラなどによる磁気吸着方式も利用することが
できる。さらに、磁気吸着以外にも、真空吸着などの他
の吸着方式も利用できる。

また溶接線検知用の超音波センサとして、溶接線からの
反射波を高いＳＮ比で検出するよう改良された特開昭６
２−４８３３９号の超音波センサを用いることもできる
。

［発明の効果コ 本発明に係る溶接線追従式走行装置は、溶接線の位置お
よび溶接線の交差点位置を自動的に検出できるので、被
検査体に軌道などの新たな走行補助手段を取り付けなく
ても、検査対象である溶接線を軌道の代わりとして、走
行できる。

また、走行装置の位置を検出する手段を設けたものでは
、走行装置の位置を精度良く検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の底面図、第２図は第１実
施例の旋回動輪の側面図、第３図は第１実施例の制御ブ
ロック図、第４図は第１実施例が吸着走行する圧力容器
の正面図、 第５図は第１実施例の動作説明図、 第６図は第１実施例の溶接線交差点での動作説明図、 第７図は第１実施例のさらに別の動作説明図、第８図は
第１実施例の動作フローチャート、第９図は第２実施例
の動作説明図、 第１０図は第３実施例の動作説明図、 第１１図は第４実施例の動作説明図、 第１２図は第５実施例の動作説明図、 第１３図は第１実施例の位置検出方式の説明図、第１４
図はこの位置検出方式のフローチャート、第１５図は第
６実施例における圧力容器の正面図、 第１６図は第６実施例の底面図、 第１７図（ａ）及び（ｂ）は第６実施例の動作説明図、 第１８図は第６実施例の動作フローチャート、第１９図
は従来例における圧力容器の正面図、第２０図はその平
面図である。 ５・・・溶接線追従式走行装で ６・・・固定動輪 ７・・・旋回動輪 １０．１１・・・超音波センサ １２・・・溶接線 １７・・・走行体 １８・・・エンコーダ 第３図 第４図 第８図 第１４図 第１７図 （ａ） （Ｕ、ＩＪ） 第１８図

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接線を有する構造物の表面上を走行する溶接線
   追従式走行装置において、 自走式の駆動部を有する走行体と、 前記走行体に設けられた、前記溶接線を検知するための
   溶接線検知センサと、 前記溶接線検知センサの出力を受けて、前記溶接線の位
   置を演算し、該溶接線に追従するように、前記駆動部を
   制御する制御装置と を有することを特徴とする溶接線追従式走行装置。
2. （２）異なる方向の溶接線が互いに交差するように溶接
   されている構造物の表面上を走行する溶接線追従式走行
   装置において、 自走式の駆動部を有する走行体と、 前記走行体に設けられた、前記溶接線を検知するための
   溶接線検知センサと、 前記溶接線検知センサの出力を受けて、前記溶接線の位
   置を演算すると共に溶接線の交差点を検出し、該溶接線
   に追従するように、前記駆動部を制御する制御装置と を有することを特徴とする溶接線追従式走行装置。
3. （３）前記溶接線検知センサとして、超音波センサを利
   用したことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接線追
   従式走行装置。
4. （４）互いに直角をなす二つの方向で超音波を送受信す
   る超音波センサを少なくとも２個設けたことを特徴とす
   る請求項３記載の溶接線追従式走行装置。
5. （５）一つの方向で超音波を送受信する超音波センサを
   少なくとも１個設けて、この超音波センサを前記走行体
   に対して旋回可能に取り付けたことを特徴とする請求項
   ３記載の溶接線追従式走行装置。
6. （６）一つの方向で超音波を送受信する少なくとも１個
   の超音波センサを前記走行体に固定し、この走行体を旋
   回可能に構成したことを特徴とする請求項３記載の溶接
   線追従式走行装置。
7. （７）一つの方向で超音波を送受信する４個の超音波セ
   ンサを前記走行体に固定し、これらの４個の超音波セン
   サの送受信方向を互いに９０度ずつ異ならせたことを特
   徴とする請求項３記載の溶接線追従式走行装置。
8. （８）互いに直角をなす二つの方向で超音波を送受信す
   る４組の超音波センサを前記定行体に固定したことを特
   徴とする請求項３記載の溶接線追従式走行装置。
9. （９）前記走行体の前記駆動部を、走行体に対して旋回
   可能に構成したことを特徴とする請求項４記載の溶接線
   追従式走行装置。
10. （１０）前記溶接線検知センサとして、渦電流方式のセ
    ンサを利用したことを特徴とする請求項１又は２記載の
    溶接線追従式走行装置。
11. （１１）前記溶接線検知センサとして、電位差方式のセ
    ンサを利用したことを特徴とする請求項１又は２記載の
    溶接線追従式走行装置。
12. （１２）前記制御装置が、溶接線の交差点を走行体の位
    置の基準として走行体を走行および方向転換するように
    、前記駆動部を制御することを特徴とする請求項２記載
    の溶接線追従式走行装置。
13. （１３）異なる方向の溶接線が互いに交差するように溶
    接されている構造物の表面上を走行する溶接線追従式走
    行装置において、 走行体の位置を検出する手段として、走行体の走行距離
    を求める手段と、溶接線の交差点位置を検出する手段と
    、その交差点位置で走行体位置の確認および修正をする
    手段とを設けたことを特徴とする溶接線追従式走行装置
    。
14. （１４）異なる方向の溶接線が互いに交差するように溶
    接されている構造物の表面上を走行する溶接線追従式走
    行装置において、 走行体の位置を検出する手段として、前記構造物と前記
    走行体とに、互いに対をなす位置検出用センサを設け、
    溶接線の交差点位置を基準として前記構造物に設けた位
    置検出用センサの位置を求める手段と、前記構造物に設
    けた位置検出用センサの位置を基準として前記走行体の
    位置を求める手段とを設けたことを特徴とする溶接線追
    従式走行装置。
15. （１５）少なくとも４個の磁気車輪を同心円上に配置し
    た走行体と、前記磁気車輪の少なくとも２個をおのおの
    独立に駆動させる駆動機構と、前記磁気車輪の少なくと
    も２個をおのおの独立に旋回させる旋回機構と、前記走
    行体の走行路にある溶接線およびその交差点を検出する
    溶接線検知センサと、前記走行体の移動量を検出する検
    出器とを設けたことを特徴とする磁気吸着式の溶接線追
    従式走行装置。