JPH0247318B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配管溶接部等を非破壊検査する場合
の軽量、かつ単純な構造のセンサー保持、及びそ
の走査を目的とした管外自走装置に関する。

化学プラントや原子力或いは水力プラントの安
全な運転を確保するには、配管の検査や点検が不
可欠で、これによつて危険な事態を未然に防ぐこ
とができる。このため、とくに有毒なガスや液体
を流す配管においては、定期的な保守や点検が義
務づけられている。このような作業では、管の傷
や亀裂、摩耗、溶接箇所の異常等を見つけ出すこ
とが重要である。超音波や渦電流を使つた最近の
非破壊検査技術によれば、管外側にプローブを当
てるだけで溶接箇所の管厚を1/100ミリの精度で
測定でき、検査のためにプラントを停止せずに済
む場合もある。このような検査には、プローブを
管外側で走査するという大きな仕事がある。これ
を行う機械として従来より、管にガイドレール、
或いはチエインを巻き、これに沿つて移動する装
置が考えられていた。しかし、これらの殆んど
は、片持ち的な構造で重心バランスが悪く、装置
に強度を持たせる必要があることから重量的にも
比較的重く、かつ駆動力を大きいものが必要であ
つた。また、管径の変化に対応が困難で装置の安
定な保持に多くの工夫を要した。

さらに、検査を広範囲に行うには、レールやチ
エインを掛け変える煩しさがあつた。また、プロ
ーブ等を管軸方向に走査する場合、装置の保持機
構に柔軟性を欠くため、管のレデユーサ部や曲折
部を連続的に走査することが困難であつた。以上
のことを要約し、従来の管外自走装置には次の問
題点があつたと言える。

１ 任意方向への走行が困難 ２ 広範囲にわたる走査が困難 ３ 重い ４ 管径や管形状の変化に対応できない ５ 管傾斜の影響を受ける ６ 走行の準備に手間がかかる。

本発明は、ベルトやチエイン、或いはレール等
を使わず、機構的な変形力を利用して本体を管外
に保持し、少なくとも三つの車輪を管外周壁に接
触させ、車輪の駆動力によつて移動する。また、
車輪を操舵することによつて任意方向への走行を
可能にする。本体は、バネ力で自由に変形し、管
径や管形状の変化にも幅広く適応する。また、モ
ータ等の力を必要とする部分は車輪の駆動と操舵
に限られるので本体の軽量化はもちろん、省エネ
化にも大きな効果をもつ。

以上のことから本発明は、従来装置の問題点を
一挙に解決し、配管の点検や検査の作業を自動化
する上に非常に有効な手段となる。本発明者は、
他に管路外自走装置を出願中であるが、これは主
として管外周の走行に適する。本発明はこれに対
して、管の長手方向の走行に適した装置を提供す
る。以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。

第１図は、二つの腕の開き機構に基づいた本発
明の基本的実施例を示す。第２図は第１図の実施
例を横から見た図である。腕１，１は枢軸２の周
りに自由に回転する。３は伸展用バネで二つの腕
を互いに引離す作用をする。枢軸の周りに自由に
回転する基板８は、枢軸２から等距離に１対の支
軸４，４を有する。支軸４は、両端に車輪５，５
を有する車軸６を支える。また、腕１，１の先端
は、それぞれ前記基板８と同一側にある補助腕
９，９に結合する。補助腕は支軸４に直結し、両
端に車輪をもつ車軸６を支える。４個の支軸は４
組の車輪（合計８個）を腕の運動面に平行な面で
管１２を押す方向に配置される。バネの伸展力は
常時腕に作用するので車輪は管の大小にも順応し
て管外壁に押付けられる。その結果、車輪を有す
る腕（以下、本体と呼ぶ）は管外側に保持され
る。車輪の一部は駆動装置７によつて回転力を発
生し、本体を管の長手方向に走行させる。１０は
NDEセンサー、１１は１０を案内する棒である。
１０と１１は本体の用途如何によつて多種多様で
あり、これらの本体への取付け法もこれ以外に沢
山考えられる。

第３図は、二つの等長な平行リンクを１組とし
て２組の腕を用いて構成した開き機構に基づく実
施例である。第４図は第３図の実施例の平面図で
ある。２組の腕は、一端を同一の基板８に繋合
し、また、他端を前記基板８と同一側でそれぞれ
別の基板８，８に繋合し、上側と下側の枢軸２の
周りに自由に回転する。このため、三つの基板は
平行に保たれる。３は伸展用バネで２組の腕を互
いに引離す作用をする。２組の腕の両端に繋合す
る基板８，８，８はそれぞれ支軸４を備える。支
軸４は、両側に車輪５，５をもつ車軸６を支え
る。３個の支軸４，４，４は、３組の車輪（合計
６個）が腕の運動面に平行な面で管１２を押す方
向に配置される。第１図の実施例と同様、バネ３
の伸展力は常時腕に作用するので車輪は管の大小
にも順応して管外壁に押付けられる。その結果、
本体は管外側に保持され、駆動装置７によつて制
御される車輪の回転力によつて管の長手方向に走
行する。センサー部１０とその案内棒１１は、本
体を管検査に利用する場合に必要なものである。
これらは走行に直接関係しないので以下の例では
省略する。

第３図の実施例は、２組の腕を一端を四つの枢
軸２，２，２，２で同一の基板８に繋合するが、
二つの枢軸２，２で繋合することも可能である。
この場合でも三つの基板８，８，８は平行に保た
れる。

第１〜４図の実施例中、２本もしくは２組の腕
の一端は枢軸の周りに自由に回転して開き角を変
えるが、自在に伸縮し中間に引張り力の付勢装置
を有する腕を用いれば、腕の一端を基板に固定し
て開き角を不変にすることも可能である。この場
合、二つの腕もしくは２組の腕を互いに引離すた
めの付勢装置は不要となる。

第５図は１本の腕を用いた実施例を示す。第６
図は第５図の実施例を横から見た図である。腕１
は、伸縮自在で中間に引張り力を発生する装置３
を備える。腕１の一端は枢軸２の周りに自由に回
転する。枢軸２は、基板８に結合する。基板８は
枢軸２から等距離に１対の支軸４，４を有する。
支軸４は、両端に車輪５，５を有する車軸６を支
える。

一方、腕１の他端は、基板８と同一側で補助腕
９に結合される。補助腕９は支軸４に直結し、両
側に車輪をもつ車軸６を支える。３個の支軸は３
組（合計６個）の車輪が腕の運動面に平行な面で
管を押す方向に配置される。バネ３の引張り力
は、常時腕に作用するので車輪は管の大小にも順
応して管外壁に押付けられる。その結果、本体は
管外側に保持される。腕両側には、それぞれ少な
くとも１個の車輪の駆動装置が備わるので、これ
らの回転力によつて本体は管の長手方向に走行す
る。

基板と腕の交角θを検出する装置１３は、両側
の駆動装置７，７を協調的に制御するために有用
である。例えば、一方の装置駆動を能動的に制御
し、θの値が特定な値となる様他の駆動装置を受
動的に制御して両側車輪の協調的制御が可能にな
る。

第５図中、腕は基板の周りに自由に回転するの
で管両側に少なくとも１個の駆動輪が必要であ
る。しかし、腕を基板に固定（一般にはθ＝90゜）
すれば、いずれか一方の側に１個の動輪を備える
だけで走行は可能であり、そうすることによつて
回転角検出装置１３も不要になり、装置の簡単化
を計ることができる。

第７図は、車輪数を増やした１本の腕による実
施例を示す。この構造は対称型である。腕は伸縮
自在で中間に引張り力を発生する装置３を備え
る。腕１の両側は、それぞれ枢軸２の周りに自由
に回転する。枢軸２は基板８に結合される。基板
８は回転軸から等距離に１対の車軸４，４を有す
る。支軸４は、車輪５，５を両端に有する車軸６
を支える。１対の基板８，８に結合される合計四
つの支軸は、４組（合計８個）の車輪が腕の運動
面に平行な面で管を押す方向に配置される。バネ
３の引張り力は、１対の基板を互いに引合す様作
用するので、車輪は管の大小にも順応して管外壁
に押付けられる。その結果、本体は管外側に保持
される。腕の両側には、それぞれ少なくとも１個
の車輪の駆動装置７が備わり、これらの回転力に
よつて本体は管の長手方向に走行する。１対の基
板と腕の交角（θuとθd）を検出する装置１３，
１３は、両側駆動装置７，７の協調的制御を実現
するために有用である。例えば、θu＝θdとなる
様、両側車輪を同時に、かつ連続的に回転させる
ことが可能である。

第７図中、腕１の両側は、基板８，８の周りに
自由に回転するが、本体を簡単化する場合には、
腕の一端を軸支、他端を固定、或いは腕の両端を
基板に固定することも可能である。ただし、腕と
基板間の固定角は90゜が一般的である。いずれの
場合も回転角検出装置１３，１３は不要で、駆動
装置を上側と下側の両方の基板に備える必要もな
い。

第５，６，７図の実施例中、腕は１本であつた
が、これを二つの平行リンクで置換してすべての
支軸４を平行に保つことができる。こうした場合
には本体の強度が増大するだけでなく、安定な保
持が達成されるようになる。

以上、本発明の基本的実施例について説明した
が、すべての実施例に共通して次の五つの変形と
その効果を得ることができる。

その１は、横移動可能は車輪を採用することに
より本体は、管形状や大小にも柔軟に適応し直線
状の円管に限らず曲折部やレデユーサ部をもつ管
外でも走行できるようになることである。

その２は、腕１、支軸４、車軸６の形を適当に
定めることにより、管形状に対する適応性が高ま
ることである。

その３は、車軸と支軸の結合部に自由に動作す
る回転関節、或いは屈曲関節を採用することによ
り、本体の走行が管の曲がりに対しても容易にな
ることである。例えば、車軸と支軸のＴ字形結合
をＹ字形結合にし、かつ回転関節１４によつて車
軸６を支軸４の周りに回転可能とした第８図構造
を採用することにより、本体の走行状況は第９図
ａからｂに改善される。つまり、車輪の方向が管
の長手方向からずれる場合、１対の車輪に生じる
モーメントによつて車輪が適応的にその方向に向
けられるのである。各車輪を被操舵状態とするた
めに車輪と支軸の結合部に挿入する回転や屈曲の
関節は、一般にはそれ程広範囲に回転する必要も
ないので、場合によつては、軸の周りに多小の柔
軟性を与える程度に留めても良く、従つてバネ等
によつて簡単に構成することもできる。このた
め、特別な装置を使わずに第９図ｂの走行を実現
できる。

その４は、駆動輪の少なくとも一つの車輪に半
固定的、或いは連続的に変える操舵装置を付加す
ることによつて、本体は管外側を螺旋状に走行す
る。第１０図はその状況を示す。αは操舵角、１
５は本体、Ｃは走行軌跡である。

その５は、第１１，１２図のように、車軸６へ
の車輪５の取付け角度を90゜変えることにより、
管外周方向の走行が容易になることである。この
場合、管断面の形状は円に近い場合に限られる
が、管の一方の側にある車軸と支軸を一体としな
いで第１２図下側に示す様に軸支することによつ
て管断面の形状が円でない場合でも本体を管外に
適応的に保持させることができ、管外周方向の走
行が可能である。ただし、いずれの場合でも部分
的に横移動可能な車輪やボールキヤスタの様な全
方向車輪を使う必要がある。

以上詳記した様に、本発明の装置は構造が簡単
なため、当業者には様々な設計的変更が可能であ
る。例えば、付勢手段３を、機械的なバネに限ら
ず電磁力、油圧、空圧等を利用して構成し、腕の
開き角や伸縮量に応じて比例的或いは逆比例的に
付勢力を変化する装置や、一定な付勢力を発生す
る制御系を有するもの等をも使用することができ
る。また、管の太さに応じて腕長を段階的、或い
は連続的に変えることも可能である。

車輪に就いても、同一基板上の２組の車輪を共
に動輪として駆動することも考えられる。動輪の
数を増やせば車輪の摩擦力は増大し、大きな牽引
力を生むことができる。また、このように、２組
の車輪を共に動輪として駆動する場合、一般には
同一の制御信号で制御するが、各車輪に専用の駆
動装置７，７を備えれば、両組車輪を非同期で回
転させることができ、競合を起すこともなくな
る。差動歯車装置を用いれば、一つの駆動装置７
でも２組の車輪をストレスなく同時に駆動するこ
とができる。

さらに、本発明は、少なくとも一つの動輪の回
転数を計測する装置を備えて本体の走行距離を計
測することが可能である。とくに、第７図実施例
において、腕１が自身の長さを知る手段を有しさ
えすれば、腕長、検出角（θuとθd）、及び各基板
側の車輪で検出される走行距離の各種情報をもと
にして、管の形状や大きさを計算することも可能
である。

（効果） 本発明は、管路の対向する両外壁へ両側車輪を
押当て、本体を管外に浮かし支えて管外を長手方
向に走行することを可能にする。進行方向へ転進
中に横滑り又は側方転進可能な車輪を使うことに
より、管径の変化、例えば、エルボー部、レデユ
ーサ部、或いはノズル取付け部等の箇所において
も安定な保持と走行を可能にする。また、長手方
向駆動輪を円周方向駆動輪と交換することにより
管の長手方向への走行のみならず、外周沿いの走
行をも可能にする。

従つて、従来は自走車を走らせることが困難と
考えられていた多様に変化した管路に対してもそ
の外側を安定に走行する装置が得られる。このた
め、本装置は、各種プラントや建設現場等におい
て配管の監視、点検、保守、修理等々の各種作業
に必要な各種機器類の走査、或いは資材の運搬等
に極めて有効に利用することができる。しかもそ
の構成は比較的簡単で済み、その意味からも十分
な実用性がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
第１実施例の正面図、第２図は同上の側面図、第
３図は第２実施例の正面図、第４図は同上の平面
図、第５図は第３実施例の正面図、第６図は同上
の側面図、第７図は第４実施例の正面図、第８図
は車軸支持の一例の正面図、第９図ａ，ｂは管外
走行状況図、第１０図ａ，ｂは操舵による走行状
況図、第１１図は管外周の走行に適した他の一実
施例の正面図、第１２図は同上の側面図を表わ
す。 図中、１は腕、２は枢軸、３は付勢力発生装
置、４は支軸、５は車輪、６は車軸、７は駆動装
置、８は基板、９は補助腕、１０はNDEセンサ
ー部、１１は案内棒、１２は管、１３は回転角検
出装置、１４は回転関節、１５は装置本体、θは
基板と腕の交角、Ｃは走行軌跡を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管の一側に対向する基板と、上記基板に一端
   を取付けられ、他端が上記管の他側に対向する少
   くとも一本の腕を備え、上記基板は管の一側に接
   触する車輪を両端に有する車軸を支持し、又、上
   記腕の他端は管の他側に接触する車輪を両端に有
   する車軸を支持し、上記腕には基板に設けた車輪
   と、腕の他端に設けた車輪を管の各側に対して押
   付ける付勢装置を設け、且つ上記車輪の少くとも
   一つは駆動装置で駆動される動輪であることを特
   徴とする管外自走装置。 ２ 特許請求の範囲１の管外自走装置において、
   各車輪の回転軸は腕の運動面に垂直に向いている
   管外走行装置。 ３ 特許請求の範囲１の管外自走装置において、
   各車輪の回転軸は腕の運動面に平行である管外自
   走装置。 ４ 特許請求の範囲１から３のどれか一つの管外
   自走装置において、車輪の少なくとも１個は操舵
   輪であり、他の車輪は全方向に移動可能な車輪か
   横移動可能な車輪である管外自走装置。