JPH0457551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、マグネツトホイールを用いた移動装
置に係り、特に原子力発電所の点検や検査用に適
したマグネツトホイールを用いた移動装置に関す
る。

（従来の技術） 原子力発電所では、原子炉圧力容器、バウンダ
リ配管等の健全性を確認するため、供用期間中検
査（ISI：In−Service Inspection）が行なわれ
ており、その検査作業における作業員の放射線被
曝を低減させることは極めて重要である。この供
用期間中検査は定期点検時に超音波探傷試験を主
にして行なわれている。現在、その作業に際し
て、超音波探触子の被検査体上での走査は作業員
が超音波探触子を直接手で持つて行つたり、また
は原子炉圧力容器やそのバウンダリ配管等にレー
ルを敷設して、そのレール上を移動する移動装置
に探触子を搭載したりして行なつている。

（発明が解決しようとする問題点） このように、作業員が超音波探傷触子を直接走
査させる検査作業では、手間がかかるばかりでな
く、放射線被曝量を可能な限り低く抑えるため
に、一人の作業員の作業時間が制限されるから、
多くの人手が必要である。また、被検査場所にレ
ールを敷設する場合には、機器の建設、設置時に
レールを敷設しなければならず、コストアツプの
要因となつている。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたも
ので、原子力発電所での磁性体配管や壁面等にレ
ール等を敷設することなく、マグネツトホイール
によつて吸着、走行させ、これらを点検・検査可
能な、マグネツトホイールを用いた移動装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、車体の前後左右に走行車輪を設け、
上記走行車輪を走行駆動用モータからの駆動力で
走行させ、かつ上記走行車輪をステアリング用モ
ータからの駆動力で操舵可能とした移動装置にお
いて、上記走行車輪はマグネツトホイールで構成
され、このマグネツトホイールはデイスク状永久
磁石と、このデイスク状永久磁石を挟み込み厚さ
を可変に着脱自在に構成しかつこのデイスク状永
久磁石より径の大なるデイスク状磁性体ヨーク
と、このデイスク状磁性体ヨークを挟み込み厚さ
を可変に着脱自在に構成しかつこのデイスク状磁
性体ヨークと同一形状のデイスク状非磁性体とか
ら構成され、上記各走行車輪は独立した走行駆動
用モータにより走行駆動され、かつ各走行車輪は
独立したステアリング用モータにより操舵駆動さ
れ、さらに前部左右の走行車輪と後部左右の走行
車輪はそれぞれ車体に対して折曲げ可能に形成さ
れていることを特徴とするものである。これによ
り、マグネツトホイールによつて磁性体面をレー
ル等を敷設せずに磁気吸着させて走行させ、作業
員を放射線被曝環境に曝すこなく点検・検査を行
なうことができる。

（作用） 本発明による移動装置を原子力発電プラントに
適用した場合には、配管や原子炉圧力容器等の磁
性体表面を自由に移動することができ、それらの
点検・検査を行なう移動ロボツトの移動装置とし
て最適であり、作業員の放射線被曝低減や省力化
を図ることができる。さらに、マグネツトホイー
ルはデイスク状永久磁石がデイスク状磁性体によ
つて保護されているので、信頼性を向上させるこ
とができ、デイスク状磁性体ヨークとデイスク状
非磁性体の厚さを変えることができることから吸
着力を可変することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
すると次の通りである。

第１図および第２図において、符号１１ａ，１
１ｂ，１１ｃは移動装置１の車体フレームを示
し、これらの車体フレーム１１ａ，１１ｂ，１１
ｃの前後部（第１図および第２図において、説明
の便宜上左側を前部、右側を後部と仮定する）は
それぞれ２個一組から成る回転アーム３３ａ，３
４ａ，３３ｂ，３４ｂ，３３ｃ，３４ｃによつて
挟み込まれている。一方の回転アーム３３ａ，３
３ｂ，３３ｃは車体フレーム１１ａ，１１ｂ，１
１ｃの左側部分に車体折曲げ用シヤフト１２ａを
介して、回転自在に支持され、また他方の回転ア
ーム３４ａ，３４ｂ，３４ｃは車体フレーム１１
ａ，１１ｂ，１１ｃの右側部分に車体折曲げ用シ
ヤフト１２ａを介して回転自在に支持されてい
る。上記回転アーム３３ａ，３３ｂ，３３ｃは前
方車体折曲げベース１３ａに、回転アーム３４
ａ，３４ｂ，３４ｃは後方車体折曲げベース１３
ｂにそれぞれ固定させ、各車体折曲げベース１３
ａ，１３ｂは車体フレーム１１ａ，１１ｂ，１１
ｃに対してそれぞれ車体折曲げ用シヤフト１２
ａ，１２ｂの周りに回転自在に連結される。ただ
し、車体折曲げ用シヤフト１２ａ，１２ｂの両端
部にナツト１４がねじ結合されており、上記ナツ
ト１４を締め付けることにより、車体折曲げベー
ス１３ａ，１３ｂは車体フレーム１１ａ，１１
ｂ，１１ｃに対し任意の角度で固定することがで
きる。

一方、前方車体折曲げベース１３ａにはマグネ
ツトホイール１７ａを走行駆動させる走行駆動用
モータ２１ａや、マグネツトホイール１７ａをス
テアリング駆動させるステアリング用モータ３１
ａと、マグネツトホイール１７ｂを走行駆動およ
びステアリング駆動させる走行駆動用モータ２１
ｂ、ステアリング用モータ３１ｂとがそれぞれ取
付けられている。同様に、後方車体折曲げベース
１３ｂにはマグネツトホイール１７ｃ，１７ｄを
走行駆動およびステアリング駆動させるための走
行駆動用モータ２１ｃ、ステアリング用モータ３
１ｃ；走行駆動用モータ２１ｄ、ステアリング用
モータ３１ｄが取付けられている。すなわち、移
動装置１は車体折曲げベース１３ａ，１３ｂのそ
れぞれ両端部に計４個のマグネツトホイール１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを備えており、こら
のマグネツトホイールを走行駆動用モータ２１
ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄによりそれぞれ独立
して走行駆動可能、かつステアリング用モータ３
１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄによりそれぞれ独
立してステアリング駆動可能に支持しており、さ
らに車体折曲げベース１３ａ，１３ｂを車体フレ
ーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対して折曲げ可能
にして形成することにより、移動装置１は原子力
発電所において磁性体配管や壁面その他に磁着さ
れ、転動するようになつている。

走行駆動用モータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
１ｄがマグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１７
ｃ，１７ｄをそれぞれ走行駆動させる機構はすべ
て同じであり、またステアリング用モータ３１
ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄがマグネツトホイー
ル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄをそれぞれス
テアリング駆動させる機能もすべて同じであるの
で、以下走行駆動用モータ２１ｂがマグネツトホ
イール１７ｂを走行駆動させる機構およびステア
リング用モータ３１ｂがマグネツトホイール１７
ｂをステアリング駆動させる機能について詳述す
る。

まず、走行駆動用モータ２１ｂがマグネツトホ
イール１７ｂを走行駆動させる機構について説明
する。第３図において、マグネツトホイール１７
ｂと平歯車１８ｂはホイールシヤフト３５ｂに固
定され、ホイールシヤフト３５ｂは走行車輪支持
ベース１５ｂに、図には示してないが軸受により
回転自在に支持されている。一方、走行駆動用モ
ータ２１ｂは減速機２０ｂを介して走行車輪支持
ベース１５ｂに固定され、減速機２０ｂの出力軸
には平歯車１９ｂが取付けられ、平歯車１９ｂは
平歯車１８ｂと噛み合うようになつている。すな
わち、走行駆動用モータ２１ｂの回転力は減速機
２０ｂによつて増大され、その増大された回転力
は減速機２０ｂの出力軸に取付けられた平歯車１
９ｂから平歯車１８ｂ、ホイールシヤフト３５ｂ
を経てマグネツトホイール１７ｂに伝達される。

次に、ステアリング用モータ３１ｂがマグネツ
トホイール１７ｂをステアリング駆動させる機能
について説明する。第３図において、走行車輪支
持ベース１５ｂはステアリング用シヤフト２４ｂ
の下端に固定され、ステアリング用シヤフト２４
ｂは車体折曲げベース１３ａに取付けられたステ
アリング用軸受２５ｂにより回転自在である。な
お、ステアリング用軸受２５ｂは軸受押え２７ｂ
により上下移動は防止される。ステアリング用シ
ヤフト２４ｂの上端にはかさ歯車２８ｂが固定さ
れ、ステアリング用シヤフト２４ｂの上下方向の
ゆるみはスペーサ２６ｂをステアリング用軸受２
５ｂとかさ歯車２８ｂの間に挿入して防止する。

一方、ステアリング用モータ３１ｂは減速機３
０ｂを介して車体折曲げベース１３ａに固定され
ている。ステアリング用モータ３１ｂの回転力は
減速機３０ｂによつて適当に増大され、その増大
された回転力は減速機３０ｂの出力軸に取付けら
れたかさ歯車２９ｂに伝えられ、このかさ歯車２
９ｂは噛合するかさ歯車２８ｂに回転力が伝達さ
れるようになつている。すなわち、ステアリング
用モータ３１ｂの回転力は、減速機３０ｂ、かさ
歯車２９ｂ、かさ歯車２８ｂ、ステアリング用シ
ヤフト２４ｂを介して走行車輪支持ベース１５ｂ
に伝達される結果、マグネツトホイール１７ｂが
ステアリング駆動される。

以上、走行駆動用モータ２１ｂがマグネツトホ
イール１７ｂを走行駆動させる機構およびステア
リング用モータ３１ｂがマグネツトホイール１７
ｂをステアリング駆動させる機構について説明し
たが、残りの走行駆動用モータ２１ａ，２１ｃ，
２１ｄがマグネツトホイール１７ａ，１７ｃ，１
７ｄをそれぞれ走行駆動させる機構、また、ステ
アリング用モータ３１ａ，３１ｃ，３１ｄがマグ
ネツトホイール１７ａ，１７ｃ，１７ｄをそれぞ
れステアリング駆動させる機構についても全く同
様である。

次に、マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１
７ｃ，１７ｄの構造について説明する。

マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，
１７ｄは第４図および第５図で示すように、デイ
スク状永久磁石４０の両端面に適数のデイスク状
磁性体ヨーク４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂを
それぞれ配置して永久磁石４０を挟み込み、さら
に各磁性体ヨーク４２ａ，４２ｂの外側から適数
のデイスク状非磁性体４３ａ，４３ｂで挟持した
多層構造に形成したものである。

具体的には、永久磁石４０は、その磁化の方向
を第４図に示すように円筒の軸方向に沿つたもの
とし、永久磁石４０の両端を炭素鋼などの磁性体
ヨーク４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂで挟み込
み、さらに、例えばSUSの如き非磁性体４３ａ，
４３ｂで外側から挟持し、１個の永久磁石式のマ
グネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７
ｄの磁性体面（走行面）への吸着力を向上させた
ものである。

その際、永久磁石４０は焼結品なので衝撃に対
して弱いために、磁石の外周面が直接に走行面で
ある磁性体面に接触しないように、磁性体ヨーク
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂや非磁性体４３
ａ，４３ｂの直径に比し、小さい直径となるもの
とし、また、磁性体ヨーク４１ａ，４１ｂ，４２
ａ，４２ｂと非磁性体ヨーク４３ａ，４３ｂとの
直径は等しくしておく。

このように、マグネツトホイール１７ａ，１７
ｂ，１７ｃ，１７ｄをデイスク状永久磁石４０、
磁性体ヨーク４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ、
非磁性体４３ａ，４３ｂから成る多層構造とする
ことにより、磁性体面に対しての吸着力を増減さ
せることができる。すなわち、吸着力を強くする
場合には、非磁性体４３ａ，４３ｂを磁性体ヨー
クに交換し、弱くする場合には、磁性体ヨーク４
２ａ，４２ｂを非磁性体に交換すればよいのであ
る。さらに、吸着力の微調整を行なうには磁性体
ヨークと非磁性体との厚さを薄くして枚数を増や
し、磁性体ヨークと非磁性体との割合を細かく調
整すればよい。したがつて、マグネツトホイール
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの吸着力を調整
することにより、マグネツトホイール１７ａ，１
７ｂ，１７ｃ，１７ｄと磁性体面との摩擦係数に
対応して、マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，
１７ｃ，１７ｄと磁性体面との摩擦力を適性に調
整することが可能となる。

次に、移動装置１が配管上を走行する様子を説
明するために、第６図に移動装置１が炭素鋼配管
６０上を周方向に走行する場合や、第７図に移動
装置１が炭素鋼配管６０上を管軸方向に走行する
場合を示す。なお、第７図は第６図の状態からマ
グネツトホイールを４個とも90°ステアリング回
転させた図である。

第６図の状態において、移動装置１は走行駆動
用モータ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの駆動
により、マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１
７ｃ，１７ｄによる炭素鋼配管６０上の周方向の
磁気吸着、走行が可能である。また、第６図の状
態において、移動装置１はステアリング用モータ
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの駆動により、
マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１
７ｄを走行駆動用モータ２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ，２１ｄが車体フレーム１１ａ，１１ｂ，１１
ｃの内部に位置するように90°回転させると、第
７図の状態になる。

第７図から第６図への状態に移行させるには、
この動きの逆を行なえばよい。第７図において、
移動装置１は走行駆動用モータ２１ａ，２１ｂ，
２１ｃ，２１ｄの駆動により、マグネツトホイー
ル１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによる炭素鋼
配管６０上の管軸方向の磁気吸着、走行が可能で
ある。ただし、最初に移動装置１を炭素鋼配管６
０上に磁気吸着させて設置する前に、第７図のよ
うな管軸方向走行状態を想定し、配管径に応じて
マグネツトホイール１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１
７ｄのステアリング軸の延長線が配管断面のほぼ
中心を通るように車体折曲げベース１３ａ，１３
ｂの車体フレーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対す
る角度を調整し、マグネツトホイール１７ａ，１
７ｂ，１７ｃ，１７ｄの端面のエツジ部で配管に
吸着しないようにする。

このように、本発明による移動装置の最大の特
長は磁性体配管上を周方向および管軸方向に自由
に走行可能なことである。

また、この移動装置１は、点検・検査装置を搭
載して、レール等を敷設せずに磁性体の壁面や配
管上を自由に移動することができる。

しかも、走行車輪にマグネツトホイールを用い
ているので、走行車輪を磁性体面に吸着させるた
めに複雑な機構や制御は必要でなく、電源喪失時
も走行面としての磁性体面から落下することがな
い。走行車輪は、４個の駆動モータで直接回転駆
動される全輪駆動となつているから、走行中に駆
動力不足となる事態が回避され、確実な走行を確
保することができる。すなわち、前輪または後輪
の２輪駆動では、４輪のうち１輪が何らかの事態
によつて磁性体面から浮いた時に、その浮いた車
輪が駆動車輪である場合には、吸着させている駆
動力が１輪分不足となり、その結果、駆動力不足
となる事態が生じる可能性があるが、本発明にあ
つては、係る事態は生じ得ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る移動装置は
前部左右の走行車輪と後部左右の走行車輪とを車
体に対し折曲げ可能に形成したので、配管や原子
炉圧力容器等の磁性体表面を自由に移動すること
ができ、これらの点検・検査を行なう移動ロボツ
トの移動装置として最適であり、原子力発電プラ
ントに適用した場合には、作業員の放射線被曝低
減や省力化を図ることができる。さらには、デイ
スク状永久磁石より径の大なるデイスク状磁性体
ヨークによつてデイスク状永久磁石が保護されて
いるので、マツネツトホイールの信頼性を向上さ
せることができる。さらにデイスク状磁性体ヨー
クとデイスク状非磁性体は厚さを可変にすること
ができるので、マグネツトホイールの吸着力を必
要に応じて強弱調整することができる。よつて、
吸着する側の磁性体面の摩擦係数に対応して、マ
グネツトホイールと磁性体面との摩擦力を適性に
調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る移動装置の一実施例を一
部破断面で示す平面図、第２図は第１図の一部断
面を示す側面図、第３図は第１図の一部断面を示
す正面図、第４図は第１図における走行車輪の正
面図、第５図は第４図における走行車輪の側面
図、第６図は本発明の移動装置が炭素鋼配管の外
面を周方向に走行している状態を示す側面図、第
７図は同じく移動装置が炭素鋼配管の外面を管軸
方向に走行している状態を示す（進行方向）正面
図である。 １……移動装置、１１ａ〜ｃ……車体フレー
ム、１２ａ，ｂ……車体折曲げ用シヤフト、１３
ａ，ｂ……車体折曲げベース、１４……ナツト、
１５ａ，ｂ，１６ａ，ｂ……走行車輪支持ベー
ス、１７ａ〜ｄ……マグネツトホイール、１８ａ
〜ｄ，１９ａ〜ｄ……平歯車、２０ａ〜ｄ……減
速機、２１ａ〜ｄ……走行駆動用モータ、２２ａ
〜ｄ……速度検出器、２３ａ〜ｄ……位置検出
器、２４ａ〜ｄ……ステアリング用シヤフト、２
５ａ〜ｄ……ステアリング用軸受、２６ａ〜ｄ…
…スペーサ、２７ａ〜ｄ……軸受押え、２８ａ〜
ｄ，２９ａ〜ｄ……かさ歯車、３０ａ〜ｄ……減
速機、３１ａ〜ｄ……ステアリング用モータ、３
２ａ〜ｄ……ステアリング角度検出器、３３ａ〜
ｃ，３４ａ〜ｃ……回転アーム，３５ａ〜ｄ……
ホイールシヤフト、４０……永久磁石、４１ａ，
ｂ，４２ａ，ｂ……磁性体ヨーク、４３ａ，ｂ…
…非磁性体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車体の前後左右に走行車輪を設け、上記走行
   車輪を走行駆動用モータからの駆動力で走行さ
   せ、かつ上記走行車輪をステアリング用モータか
   らの駆動力で操舵可能とした移動装置において、
   上記走行車輪はマグネツトホイールで構成され、
   このマグネツトホイールはデイスク状永久磁石
   と、このデイスク状永久磁石を挟み込み厚さを可
   変に着脱自在に構成しかつこのデイスク状永久磁
   石より径の大なるデイスク状磁性体ヨークと、こ
   のデイスク状磁性体ヨークを挟み込み厚さを可変
   に着脱自在に構成しかつこのデイスク状磁性体ヨ
   ークと同一形状のデイスク状非磁性体とから構成
   され、上記各走行車輪は独立した走行駆動用モー
   タにより回転駆動され、かつ各走行車輪は独立し
   たステアリング用モータにより操舵駆動され、さ
   らに前部左右の走行車輪と後部左右の走行車輪は
   それぞれ車体に対して折曲げ可能に形成されてい
   ることを特徴とする移動装置。