JPH0342230B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は概略並行する二本の軌条と、両軌条
間を走る走行車とからなり、走行車は両軌条に動
輪つき腕を突張る事により駆動摩擦力を作つて自
走するものである。

（従来の技術） 軌条を使つて物を運搬するには、ロープを駆動
する（巻取り、巻上げなど）場合と、レールを固
定する場合の二つが考えられる。前者の例とし
て、エレベータ、ロープウエイ、リフト、クレー
ン、また後者の例として、モノレール、トロツ
コ、鉄道などを挙げることができる。両者はそれ
ぞれ、走行距離の大小によつて選択的に使用され
る。いずれにおいても、狭く限られ、かつ曲折し
た空間を運搬できるものは今のところない。

（発明が解決しようとする問題点） 各種建物や施設の建築現場では、空間的な制約
から、入り組んだ傾斜路や曲折路を通つて装置や
資材等を運搬しなければならない。また、化学プ
ラントや原子力プラントにおいては大事故を未然
に防ぎ、安全な運転を確保するため、プラントの
運転中において３次元空間を自由に移動し、運転
状況を監視、点検することが必要となつている。
こうした作業をロボツト化することは、将来に向
けての大きな希望である。殊に、原子力産業の分
野においては、それは、単に作業の合理化、省力
化には留まらない必須の要請である。

そのためには、まず、空間内に敷設固定した軌
条に倣つて自由に走行する装置を開発することで
あろう。こうした装置は、軌条の捩れや曲折によ
り軌条、車輪間に重力による摩擦力が生じない場
合でも安定に走行し、経路の多様性に十分対応で
きるものであつて欲しい。

これに反して、従来は、簡便な運搬法として車
輪とロープとの摩擦を利用した吊り下げ形の走行
装置が考えられていたにすぎず、このような装置
では、走行中の動揺が避けられない。また、ロー
プが傾斜すると重力の影響を強く受けて走行が困
難となる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような問題を解決するため、二
本の軌条、つまりレール、溝条、又はロープを用
い、傾斜し、曲折する部分にも適応しながら連続
走行する装置を提供する。

本願は４発明になつており、それらの概要をま
ず述べると、次のようになる。

１ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走
る走行車とからなり、 上記軌条は緊張させたロープか、固定した剛
性材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対
称方向へ突張るよう付勢された一対の腕と、一
方の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状
に付けた車枠と、この車枠両端部の動輪、従動
輪、又は動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角
度を検出し、これを所要値に保つよう上記各動
輪の相対速度を制御する姿勢制御装置とを備え
るものであることを特徴とする軌条間走行装
置。

２ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走
る走行車とからなり、 上記軌条は緊張させたロープか、固定した剛
性材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対
称方向へ伸出るよう案内、付勢された一対の腕
と、一方の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に
天秤状に付けた車枠と、この車枠両端部の動
輪、従動輪、又は動輪二個と、上記車枠と腕と
のなす角度を検出し、これを所要値に保つよう
上記各動輪の相対速度を制御する姿勢制御装置
と、上記一対の腕夫々の伸縮量を検出して軌条
間中央位置を指示する装置とを備えることを特
徴とする軌条間走行装置。

３ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走
る走行車とからなり、 上記軌条は緊張させたロープか、固定した剛
性材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対
称方向へ突張るよう付勢された一対の腕と、一
方の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状
に付けた車枠と、この車枠両端部の動輪、従動
輪、又は動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角
度を検出し、これを所要値に保つよう上記各動
輪の相対速度を制御する姿勢制御装置と、電線
であるか電線を沿わした上記軌条から電力又は
信号を受け、上記各動輪の駆動モータ又は信号
受信部へ送る集電装置とを備えることを特徴と
する軌条間走行装置。

４ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走
る走行車と、走行車連結材とからなり、 上記軌条は緊張されたロープか、固定した剛
性材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対
称方向へ突張るよう付勢された一対の腕と、一
方の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状
に付けた車枠と、この車枠両端部の動輪、従動
輪、又は動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角
度を検出し、これを所要値に保つよう上記各動
輪の相対速度を制御する姿勢制御装置とを備
え、 上記走行車連結材は両端の可撓連結部と回転
関節と伸縮部を有し、伸縮部の伸縮量を所要範
囲に納めるよう関連する動輪の相対速度を制御
する制御装置も備えることを特徴とする軌条間
走行装置。

（作用） 上記４発明の作用を列記すると、次のようにな
る。

(1) 従来の軌条を走る動力車は、重力による動
輪、軌条間摩擦を利用しているが、本発明の場
合、軌条間を走る走行車が両腕を両軌条へ向け
て突張ることにより、腕端の動輪と軌条との間
に駆動摩擦力を作る。従つて重力に無関係な姿
勢で走り得る。

そして、軌条間隔が多少変動しても支障なく
走れ、緊張したロープを軌条とすることも可能
である。

(2) 上記(1)の作用のほか、走行車の片方の腕端
に、両端に車輪をもつ天秤状の車枠をつけ、こ
の車枠と腕とのなす角度を検出し、その角度を
所要値に保つよう各動輪を速度制御する姿勢制
御装置を加えたので、上記所要角度を例えば90
度と指定してやれば、走行車の姿勢、速度に
かゝわりなく、それが保持されるのである。

(3) 上記(1)，(2)の作用のほか、走行車の一対の突
張り腕の伸縮量を検出して軌条間中央位置を指
示する装置により、軌条の中心線を外部から追
跡できる。

(4) 上記(1)，(2)の作用のほか、走行車が集電装置
を備えるため、電線であるか、電線を沿わした
軌条から電力または信号を受けて、モータを回
したり、指令を受けたりしながら走り得る。

(5) 上記(1)，(2)の作用のほか、走行車連結材によ
り走行車複数台を連結することにより、連結材
伸縮部の伸縮量を所要範囲に収めるよう関連す
る動輪の相対速度を制御する制御装置が付属す
るので、軌条屈曲部においても支障なく、連結
走行する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例で、三次元に屈曲し
た軌条を走る走行車Ｃである。一つの腕１ｂは、
一端を車枠２の中央位置に関節７で軸支され、互
いに自由に回転できる。また他端を本体４に係合
する。さらに、他の腕１ａは腕軸周りの自由な回
転を可能にする関節６を介入させ、他端を本体４
に係合する。本体４は、モータによる電気的方
法、あるいはバネ等による機械的方法によつて伸
縮自在な突つ張り力を発生する装置で、二つの腕
を同一直線上で逆方向に突つ張る。これは、突つ
張り抵抗が小さい時腕を伸ばし、また大きい時縮
めて腕に一定の圧力をかける。車枠２は、天秤を
コの字形にした形で、両端を回転関節６に結合
し、先端に軌条Ｗを倣う溝つき従動輪３、動輪３
ａを備える。腕１ａも回転関節６の先に軌条Ｗを
倣う溝つき動輪３ａを備える。三つの車輪は、回
転関節６によつて軌条の伸びる方向を倣い、その
結果、自動的に操舵される。車枠両端の二つの車
輪中のいずれか一方の車輪と車枠をもたない腕端
の車輪は、駆動装置５によつて回転力を与えられ
た動輪３ａである。θは車枠と腕軸との交角であ
る。θの符号は、腕軸を基準にして本体４が進行
する方向に回転する角度を正とする。この角度
は、第３，４図に示すポテンシヨメータなどの角
度検出器P₁を用いて測定される。

このような構成において、動輪に回転力を与え
る一方、本体両側にある動輪の回転速度を変えて
交角θを一定値に保つことにより、本体を軌条間
に自立させ、かつ軌条の伸びる方向へ進められ
る。

第２図は、軌条が同一平面上に屈曲して敷設さ
れた場合の走行状況を示す。したがつて、車輪の
回転軸は、いずれも紙面に垂直である。この例
は、下側動輪を主、上側動輪を従とする場合であ
る。この図から、軌条経路のいかんによらず、本
体４が腕１を伸縮させて安定に走行するのがわか
る。第２図は、本体４の存在する曲面を平面状に
伸ばしたものであるとも解釈できるので、３次元
空間に敷設した軌条間を走行する状況を想像する
のも難くはない。

第３図は、本発明のより具体化した実施例を示
す。第４図、第５図は同実施例の側面図と平面図
である。車枠２はコの字形で両端を軌条方向に突
き出す。突き出た先端には車輪を備え、途中に回
転関節６を有する。この関節は、スラストベアリ
ングなどによつて容易に構成できる。車輪の駆動
制御装置Ｍや走行距離を計測する回転数計測装置
P₂は、車枠の突き出た部分に装備される。車枠
中心点は、屈曲関節７によつて腕の一端に結合す
る。関節７は、車枠と腕が互いに自由に回転でき
るようにするためのもので、ラジアルベアリング
などを用いて容易に構成できる。回転角検出装置
P₁は、動輪の協調的制御を可能にするのに必要
な腕１と車枠２との交角θを検出する。動輪の駆
動制御装置Ｍは車輪を回転させるためのアクチユ
エータとしてモータなどを含む他、P₁の出力値
を所要角度90゜に相当する値と比較し、アクチユ
エータへ制御信号を送る姿勢制御装置のサーボ回
路を有する。

第１図の角θが所要角（一般には90゜）からは
ずれた場合、上記サーボ回路により直ちに動輪駆
動制御装置Ｍへ指令して、両側動輪間相対速度を
変え、所要角に復帰させるが、ゲインを下げて追
従動作に弾力性をもたらす事により、軌条が複雑
に曲つた所でも円滑に走らせられる。

車輪は、歯車、ベルト、チエーンなどの公知の
技術を用いてアクチユエータ、或いは回転数計測
装置に結合する。本体４は、軌条間中心を決定す
る場合には、腕の伸縮量を検出し、その中間点を
定める中央位置指示装置４ｂ（第４図）を備える。
車枠中の回転関節６は、車輪を軌条方向に自動操
舵することを容易にする役目をもつ。このような
関節と伸縮自在な本体の突つ張り力によつて、本
体は軌条間に適応的に自立する。また、動輪の協
調的制御によつて安定に走行する。

次に、走行装置の本体を複数連結する場合につ
いて説明する。第６図は、二つの本体を連結走行
する場合の一実施例である。連結材８は、伸縮部
９を有し、その長さＬを検出する。本体と連結材
は、腕１の傾きや管軸周りの回転が互いに他の本
体の位置や姿勢に影響を与えないよう、屈曲関節
７や回転関節６を本体側、あるいは連結材側に備
える。第６図は、腕側に２個の関節６を備え、ま
た、連結材側に１個の関節６を備え、腕と連結材
を１個の関節７で結合することによつて相互の影
響をなくす例を示す。腕と連結材をユニバーサル
ジヨイントで結合する場合には、腕側に１個の関
節６があれば十分である。また、連結材側の関節
６は、腕側の結合部につけることも可能である。
複数の走行装置をこのように結合する場合、その
中の１台のみがこれまでの走行装置と同様に走行
する。そして他の走行装置は、伸縮部９の長さＬ
が予め定めた値を維持するように走行する。つま
り、１台の走行装置の駆動装置は、動輪を他の装
置とは独立に駆動し、他の走行装置の駆動装置は
連結材の伸縮部９の長さＬが予め定めた値となる
ように動輪を駆動する。要するに、１台が主動的
に走行し、他の装置がそれに従うように走行す
る。第６図の２台連結でこれを具体的に説明する
ならば、右側の走行装置を右側に主動走行させる
場合、連結材の伸縮量Ｌは増大するので左側装置
を右に従動走行してこれを縮める。もし、左側装
置を右に主動走行させるなら、Ｌは減少するので
右側装置を右に従動走行してこれを増大する。こ
のようにして、複数台の走行装置を連結した本発
明は、無理な力を発生せず、あたかも単独自走す
るかのように走行する。計器や装置、資材等を運
搬する場合には、これらを連結材の部分に固定す
ればよい。走行装置のいくつかが自走能力を持た
ない場合でも、本発明は有効である。

本発明は構造が簡単であるだけに、機械技術者
の公知技術により多様に変化、応用し得るもの
で、装置を二つの軌条間に自立させるのに必要な
腕の突つ張り力を、ばねに限らず電磁力、空気
圧、油圧、その他によつても発生できる。また、
回転関節６は、広範囲に回転する必要はないので
軸周りに多少の柔軟性を与えるだけでもよい。こ
のため、ばねなどを利用して関節６を簡単に構成
することもできる。複数の走行装置を連結するた
めの連結材に備える関節６も軌条経路が螺旋状に
回転しない限り広範囲に回転する必要はなく、同
様なことが言える。腕と車枠との交角は、ポテン
シヨメータなどによつて容易に検出可能で、動輪
の駆動装置も既存の電子回路技術により簡単に構
成できる。

車輪を本体と電気的に絶縁する場合には、車輪
を軌条と電気的に導通させ、駆動制御装置に必要
な電源を二つの軌条を使つて供給することができ
る。また、図は略したが各種変調方式を採用して
駆動装置の制御信号を同じ軌条を使つて伝送する
こともできる。このように、本発明は、電線等を
引つ張らずにすむ走行装置をも提供する。さら
に、本体装置によつて腕両端の中心位置を定める
ことができ、本発明の装置を走行させるだけで、
曲折した二つの軌条間の中心位置を連続的に定め
ることが可能である。

本発明の軌条としては、車輪の進行方向を一意
的に与えるものでありさえすればよい。例えば、
特に軌条を敷設しなくても二つの溝が用意されて
いれば、車輪は溝内で溝の伸びる方向に自動操舵
されるので、これを軌条として溝間を走行でき
る。軌条の材質によつては、車輪を永久磁石で作
り、吸着力を利用して車輪の案内をより確実に行
えるようにもなる。両側軌条の間隔が走行車の腕
の突つ張り限度以上に広がらないよう、一定ピツ
チで間隔保持用彎曲ステーを付け、梯子状軌道に
すると敷設しやすい。本体から補助輪を出し、こ
れと動輪とで軌条を挟持して走行することもでき
る。走行車を両軌条から脱落させない機構は多様
に考えられる。

なお車枠２の両輪を共に動輪３ａとする場合、
両者のモータは同一の信号で制御されるので駆動
力の点で競合することはない。差動歯車等を含む
伝動機構を用いれば両者のモータを共通にするこ
とができ軌条の曲り角等で、両輪が適宜異る速度
になり得るようにすることもできる。

上記実施例は軌条が三次元的に複雑に曲つてい
る場合を想定しているため、多くの回転関節を使
つているが、平面的な曲り方の軌条なら、これを
全廃してもよい。

本体から出た両腕を両軌条へ向けて突つ張る機
構は上記実施例のような突出し機構のほか、パン
タグラフ式、回動リンク式でもよい。

（発明の効果） 本発明は、軌条を走る自走車は必ず重力による
動輪、軌条間摩擦力でもつて走るとした常識を破
り、自らの突張り力により両側軌条、動輪間に駆
動摩擦力を作つて走らせる。従つて、どのような
姿勢でも、重力に反する方向へでも走る走行装置
となつた。そして、その突張り力を与えられた両
腕は、両側軌条の間隔が多少変化しても、これに
追随して必要な摩擦力を保つから、従来の並行レ
ールのような寸法精度が不要になつた。特に軌条
の彎曲部、捩れ部で両側軌条の間隔が変つても構
わないため、軌条設置作業が容易である。

例えば写真装置、点検や試験機器を本体に取付
け、それらが構造物の所要位置で所要姿勢になる
よう両側軌条を構造物に固定すれば、多数の点検
箇所を自動的に逐次点検できる。

また本発明の走行車は剛性レールのほか、例え
ばワイヤロープを張りめぐらして軌条とし、ロー
プ間隔が開かないよう梯子状に拘束ステーを付け
るとか、本体から出た固定補助輪と動輪とでロー
プを挟持して走らせる等の工夫により、恒久施設
として固定できない条件下でも、固定レール軌条
の場合に近い使用効果を得られる。

即ち本発明は、従来自走車を走らせることが困
難と考えられた垂直部、屈曲部、間隔不均一部、
捩れ部等のある軌条間を自由に走行し、また、複
数台の連結走行によつて、監視、点検、試験、保
守、修理等の各種作業に必要な計器や装置、資材
を運搬し、必要な位置で必要な姿勢にする装置を
提供し得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の説明図、第２図は上
記実施例の走行状況説明図、第３，４，５図は上
記実施例の立面図、側面図、平面図、第６図は同
じく二台の走行車を連結した場合の説明図であ
る。 １……腕、２……車枠、３……従動輪、３ａ…
…動輪、４……本体、４ａ……機器取付面、４ｂ
……軌条間中央位置指示装置、８……連結材、Ｍ
……動輪の駆動制御装置、P₁……姿勢制御装置
の回転角検出器、P₂……回転数計測装置、Ｃ…
…走行車、Wa，Wb……軌条。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
   両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走る
   走行車とからなり、 上記軌条は緊張されたロープか、固定した剛性
   材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対称
   方向へ突張るように付勢された一対の腕と、一方
   の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状に付
   けた車枠と、この車枠両端部の動輪、従動輪、又
   は動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角度を検出
   し、これを所要値に保つよう上記各動輪の相対速
   度を制御する姿勢制御装置とを備えるものである
   ことを特徴とする軌条間走行装置。 ２ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
   両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走る
   走行車とからなり、 上記軌条は緊張されたロープか、固定した剛性
   材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対称
   方向へ伸出るように付勢された一対の腕と、一方
   の腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状に付
   けた車枠と、この車枠両端部の動輪、従動輪、又
   は動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角度を検出
   し、これを所要値に保つよう上記各動輪の相対速
   度を制御する姿勢制御装置と、上記一対の腕夫々
   の伸縮量を検出して軌条間中央位置を指示する装
   置とを備えることを特徴とする軌条間走行装置。 ３ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
   両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走る
   走行車とからなり、 上記軌条は緊張されたロープか、固定した剛性
   材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対称
   方向へ突張るよう付勢された一対の腕と、一方の
   腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状に付け
   た車枠と、この車枠両端部の動輪、従動輪、又は
   動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角度を検出
   し、これを所要値に保つよう上記各動輪の相対速
   度を制御する姿勢制御装置と、電線であるか電線
   を沿わした上記軌条から電力又は信号を受け、上
   記各動輪の駆動モータ又は信号受信部へ送る集電
   装置とを備えることを特徴とする軌条間走行装
   置。 ４ 概略並行する二本の軌条と、その両軌条間に
   両腕を突張り、腕端の動輪を軌条に押当てて走る
   走行車と、走行車連結材とからなり、 上記軌条は緊張されたロープか、固定した剛性
   材であり、 上記走行車は、機器取付面をもつ本体と、対称
   方向へ突張るよう付勢された一対の腕と、一方の
   腕端に付けた動輪と、他方の腕端に天秤状に付け
   た車枠と、この車枠両端部の動輪、従動輪、又は
   動輪二個と、上記車枠と腕とのなす角度を検出
   し、これを所要値に保つよう上記各動輪の相対速
   度を制御する姿勢制御装置とを備え、 上記走行車連結材は両端の可撓連結部と回転関
   節と伸縮部を有し、伸縮部の伸縮量を所要範囲に
   納めるよう関連する動輪の相対速度を制御する制
   御装置も備えることを特徴とする軌条間走行装
   置。