JP2020204560A - 走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の形状が変わっても走行装置の吸着力を最適な大きさに維持する。【解決手段】検査対象物Ｐの非破壊検査のために検査対象物の表面５上を走行する走行装置１が提供される。走行装置は、車体１１と、車体に搭載された検査ユニット１２と、車体に回転可能に設けられた車輪１３と、車輪を駆動するモータと、検査対象物との間に間隔を隔てて車体の底面部３５に配置され、磁石を含む磁石ユニット１５とを備える。磁石ユニットは、検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である。【選択図】図５

Description

本開示は走行装置に係り、特に、検査対象物の非破壊検査のために検査対象物の表面上を走行する走行装置に関する。

鋼材で作られた配管、橋梁、炉壁、煙突等の構造物において、その表面および内部の少なくとも一方にできた傷、腐食等の欠陥を、構造物を破壊することなく検出する非破壊検査が広く知られている。この非破壊検査では、検査対象物の表面上で走行装置を走行させると共に、走行装置に搭載した検査ユニットで欠陥を検出する。

走行装置としては、車体に設けられた車輪をモータで駆動する自走式走行装置が知られている。そしてこの走行装置を検査対象物に吸着させるため、走行装置に磁石を設けることも知られている（例えば特許文献１参照）。

特開昭５９−３５１３９号公報

こうした磁石を有する走行装置の場合、走行中に磁石が検査対象物に接触すると、磁石の引き摺りにより検査対象物の表面が傷付いたり、走行抵抗が必要以上に増加したり、最悪、磁石が検査対象物にくっついてしまって走行不能に陥ったりする虞がある。この点で磁石が検査対象物に接触している特許文献１の構造は不利で、検査対象物と磁石の間には適度な大きさの間隔もしくは隙間が設けられているのが好ましい。

一方、検査対象物が変わってその形状が変化すると、検査対象物と磁石の間の間隔が変化することがある。この場合、磁石の吸引力により走行装置を検査対象物に押し付ける吸着力が変化し、吸着力が不足すると車輪のスリップや走行装置の脱落が生じる虞があり、吸着力が過剰となると前述の磁石接触時と同様に走行抵抗増加や走行不能を招く虞がある。

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、検査対象物の形状が変わっても走行装置の吸着力を最適な大きさに維持することができる走行装置を提供することにある。

本開示の一の態様によれば、
検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、
車体と、
前記車体に搭載された検査ユニットと、
前記車体に回転可能に設けられた車輪と、
前記車輪を駆動するモータと、
前記検査対象物との間に間隔を隔てて前記車体の底面部に配置され、磁石を含む磁石ユニットと、
を備え、
前記磁石ユニットは、前記検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である
ことを特徴とする走行装置が提供される。

好ましくは、前記走行装置は、前記車体に固定されると共に前記磁石ユニットが着脱可能に接続され、圧力流体の供給時に前記磁石ユニットを上昇させて前記検査対象物から離間させる流体圧シリンダをさらに備える。

好ましくは、前記流体圧シリンダは、シリンダボディから突出するピストンロッドを下向きにした状態で配置され、
前記磁石ユニットは、前記ピストンロッドに同軸にかつ着脱可能に接続される。

好ましくは、前記磁石ユニットは、前記ピストンロッドと同軸のネジにより前記ピストンロッドに接続される。

好ましくは、前記車輪は、前記検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である。

好ましくは、前記車輪は、その外側面部にテーパ状の接地面を有する。

好ましくは、前記車輪は、前記車体の前後に設けられ、
前記走行装置は、前側の車輪と後側の車輪を連結するタイミングベルトを備える。

好ましくは、前記走行装置は、前記タイミングベルトの下側部分を上方から支持する支持部材を備える。

好ましくは、前記タイミングベルトは、内周歯と外周歯を有する。

本開示によれば、検査対象物の形状が変わっても走行装置の吸着力を最適な大きさに維持することができる。

検査装置の全体を示す概略図である。 走行装置を示す斜視図である。 走行装置を示す底面図である。 走行装置を示す正面図である。 最小径配管内の走行装置を示す正面図である。 走行装置の左縦断側面図であり、圧力流体の非供給時の状態を示す。 走行装置の左縦断側面図であり、圧力流体の供給時の状態を示す。 左前輪のタイミングプーリと左側タイミングベルトを拡大して示す左側面図である。 走行装置の部分縦断正面図である。 中間径配管内の走行装置を示す正面図である。 最大径配管内の走行装置を示す正面図である。 中間径配管に適合された磁石ユニットを示す左縦断側面図である。 最大径配管に適合された磁石ユニットを示す左縦断側面図である。 比較例に係る走行装置がエルボの内側コーナー部を走行する場合の概略左側面図である。 本実施形態に係る走行装置がエルボの内側コーナー部を走行する場合の概略左側面図である。

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

図１は、検査対象物の非破壊検査を行う検査装置の全体を示す概略図である。検査対象物は磁性体である鋼製構造物、具体的には配管Ｐである。図示例の配管Ｐはクランク状に折曲されている。配管Ｐは、外部に開放された一端Ｐ１１を有し水平に配置された直管Ｐ１と、直管Ｐ１の他端Ｐ１２に接続され上方に向かって直角に曲がる曲がり管としてのエルボＰ２と、エルボＰ２の上端に接続され上方に向かって延びる直管Ｐ３と、直管Ｐ３の上端に接続され直角に曲がるエルボＰ４と、エルボＰ４に接続され水平方向に延びる直管Ｐ５とを有する。各管およびエルボの接続はフランジＦと図示しないボルト・ナットとによって行われる。

配管Ｐの内面５では、素材である鉄が剥き出しの状態で露出されている。なお、必要に応じて配管Ｐの内面５に錆止め用樹脂等のコーティング材が被覆されてもよい。

検査装置は、配管Ｐの表面上を走行する走行装置１と、走行装置１に搭載された検査ユニットからデータが送られてくると共に走行装置１に電力および制御信号を出力する制御装置２と、制御装置２に送られてきたデータに基づいて画像を表示するディスプレイ３と、制御装置２に接続され、走行装置１を操縦するために作業者Ｓによって操作されるコントローラ４と、走行装置１に圧力流体を選択的に供給する流体圧供給装置（図示せず）とを備える。本実施形態の圧力流体は圧縮エアであり、流体圧供給装置はエア圧供給装置として構成される。なお、必要に応じて圧力流体は変更可能であり、例えば圧油等の加圧液体を用いてもよい。

本実施形態の場合、検査装置は目視試験を行うよう構成され、検査ユニットは、走行装置１の前方および後方の景色をそれぞれ撮影するフロントカメラおよびリアカメラを含む。これらカメラはＣＣＤカメラにより構成される。これらカメラで撮影された画像もしくは映像のデータは制御装置２に送られ、制御装置２は、一方または両方のカメラで撮影された画像をディスプレイ３に表示する。作業者Ｓはこの画像を見ながら配管Ｐの表面の状態を目視で検査すると共に、コントローラ４を操作し、走行装置１を配管Ｐの長手方向に沿って走行させる。

図示例の場合、走行装置１は、直管Ｐ１の一端Ｐ１１から配管Ｐ内に挿入され、直管Ｐ５側に向かって図中左側へと走行させられる。そして配管Ｐの内面５の画像がディスプレイ３に表示され、配管Ｐの内面５を検査するようになっている。

詳しくは後述するが、走行装置１は自走式であり、その車輪がモータで駆動されることにより走行する。また走行装置１は磁石により配管Ｐの表面、具体的には内面５に吸着されている。従って走行装置１は、エルボＰ２，Ｐ４の湾曲した内面５に沿って上ることができ、また直管Ｐ３の縦の内面５に沿って上ることもできる。必要であれば、水平な直管Ｐ１，Ｐ５の天井面である内面５に沿って、上下反転した状態で走行することもできる。

代替的に、検査装置は他の種類の試験を行うよう構成されてもよく、例えば周知の超音波探傷試験や渦電流探傷試験を行うよう構成されてもよい。そして検査ユニットも他の種類の試験に適したもの、例えば超音波探傷試験に適した超音波発信機や、渦電流探傷試験に適した探傷コイルに変更されてもよい。検査は配管Ｐの内面５に限らず、外面６に対して行ってもよい。

次に、走行装置１の構成を説明する。

図２〜図４に示すように、走行装置１は、車体１１と、車体１１に搭載された検査ユニット１２と、車体１１に回転可能に設けられた車輪１３と、車輪１３を駆動するモータ１４と、走行装置１を検査対象物の表面（具体的には配管Ｐの内面５）に吸着させるための磁石を含む磁石ユニット１５とを備える。以下便宜上、走行装置１が走行する検査対象物の表面のことを走行面または路面ともいう。また走行面に接触する車輪１３の表面のことを接地面という。走行装置１の前後左右上下の各方向は図示する通りである。

車体１１は、できるだけ小型・軽量となるよう樹脂製のモノコック構造とされている。車体１１は、複数の樹脂板を組み立てて構成される。但し車体１１は金属製とされてもよいし、フレーム構造とされてもよい。

検査ユニット１２は、走行装置１の前方および後方の景色をそれぞれ撮影するフロントカメラ１８およびリアカメラ（図示せず）を含む。これらカメラはＣＣＤカメラにより構成される。これらカメラは、水平な回動軸（図６のＣｃ参照）回りに回動可能となっており、コントローラ４からの制御信号に基づいて上下方向の角度を変えることができる。

車輪１３は、車体１１の前後左右に設けられる。すなわち車輪１３として、同一サイズの左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬおよび右後輪ＲＲの計四つが設けられる。但し必要に応じて車輪の数を増減してもよい。

車輪１３のうち、少なくともその接地面はゴムで形成されている。本実施形態の場合、車輪１３は、全体がゴムで形成された略円盤状の部材とされている。但し周知のように、金属製または樹脂製のホイールにゴム製タイヤを装着して車輪を構成してもよい。このように接地面をゴムで形成すると、走行面が傷付くのを抑制でき、またたとえ走行面が濡れていたり汚れていたりしても、車輪１３を走行面に良好にグリップさせることができる。

車輪１３は、その外周部に、前車軸Ｃｆおよび後車軸Ｃｒに平行な基準接地面１６を有する。一方、車輪１３は、その外側面部（車幅方向外側の側面部）に、テーパ状の接地面すなわちテーパ接地面１７を有する。テーパ接地面１７は、車輪１３の外側面部の外周側に、基準接地面１６に隣接して設けられる。テーパ接地面１７は、車幅方向外側に向かうほど外径が小さくなるようなテーパ面とされ、基準接地面１６に対する角度θが好ましくは４５°以上９０°未満、より好ましくは６０°以上９０°未満（図示例では約７０°）となるように傾斜されている。

このようにテーパ接地面１７を設けると、図５に示すように、配管Ｐの内径ｄが比較的小さく基準接地面１６が接地し難い場合にも、テーパ接地面１７を配管Ｐの内面５に接地させて確実に走行を行うことができる。

モータ１４は、ＤＣモータ等の電気モータにより形成され、車体１１の内部に配置されている。本実施形態の場合、右車輪用モータＭＲと左車輪用モータＭＬの二つのモータ１４がそれぞれ横置きされ、前後に並べて配置される。右車輪用モータＭＲは右前輪ＦＲに、左車輪用モータＭＬは左後輪ＲＬにそれぞれ直結される。こうしたレイアウトにより、二つのモータ１４を小さな車体１１の中にコンパクトに配置できる。

磁石ユニット１５は、図５に示すように、検査対象物の表面（配管Ｐの内面５）との間に間隔もしくは隙間を隔てて車体１１の底面部に配置される。特に磁石ユニット１５は、検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である。

図６は、走行装置１の左縦断側面図である。走行装置１は、車体１１に固定された流体圧シリンダとしてのエアシリンダ１９を備える。エアシリンダ１９は、後に詳述するが、走行装置１を路面から強制的に引き剥がすためのものである。エアシリンダ１９には磁石ユニット１５が直接的にかつ着脱可能に接続されている。

磁石ユニット１５は、横置き円盤状の磁石２０と、磁石２０を保持する保持具２１と、これら磁石２０および保持具２１を収容するケース２２とを備える。これら磁石２０、保持具２１およびケース２２は、上下方向に延びる垂直基準軸Ｃ１に同軸に配置されている。

保持具２１は、下端が開放され上端が閉止された円筒状の保持容器２３と、保持容器２３の上面中心位置に設けられ上方に向かって延びる延長軸部２４と、延長軸部２４の先端部（上端部）に設けられた雄ネジ軸２５とを有する。保持容器２３は、磁石２０に上方から嵌合され、接着剤等により磁石２０に固定される。保持具２１は金属製とされているが、他の材料で形成されてもよい。

ケース２２は、上端が開放され下端が閉止された円筒状の容器とされ、検査対象物の表面に当たってもそれを傷付けないよう、比較的柔らかい素材、本実施形態ではプラスチックにより形成されている。ケース２２は、保持容器２３および磁石２０に下方から嵌合されてそれらを覆う。ケース２２は平坦な下端面２２Ａを有する。ケース２２の内周面に設けられたリング溝にスナップリング２６が装着され、ケース２２が保持容器２３および磁石２０に着脱可能に取り付けられる。このケース２２により、硬い磁石２０が検査対象物の表面に接触して表面を傷付けるのを防止できる。

エアシリンダ１９は、両端が閉止された円筒状のシリンダボディ３０と、シリンダボディ３０内に往復動可能に配置されたピストン３１と、ピストン３１に一端が接続され他端がシリンダボディ３０から突出されたピストンロッド３２とを有する。このエアシリンダ１９は、シリンダボディ３０から突出されたピストンロッド３２の突出部（ロッド突出部という）３３を下向きにした状態で、下向きに配置される。エアシリンダ１９は、垂直基準軸Ｃ１と同軸に配置される。

磁石ユニット１５は、ロッド突出部３３の下端部に同軸かつ着脱可能に接続される。具体的には磁石ユニット１５は、ピストンロッド３２と同軸のネジによりピストンロッド３２に接続される。

より詳細には、ロッド突出部３３の下端面に雌ネジ穴３４が同軸に設けられる。この雌ネジ穴３４に、磁石ユニット１５の雄ネジ軸２５が締め付けられることで、磁石ユニット１５はピストンロッド３２に同軸かつ着脱可能に、直接的に接続される。

こうして磁石ユニット１５がエアシリンダ１９に取り付けられると、磁石ユニット１５は、車体１１の底面部３５に設けられた円形のユニット穴３６を最小隙間で通過してその下方に突出される。図示例の場合、磁石ユニット１５は、小径の配管Ｐに合わせて車輪１３よりも下方に突出されている。そして磁石ユニット１５は、エアシリンダ１９の作動状態に応じて昇降可能である。

図６に示すように、ピストン３１の外周面にはシリンダボディ３０の内周面に摺接するＯリング等のシールリング３７が装着され、シリンダボディ３０の内部空間はシールリング３７により、ピストンロッド３２側の空間すなわちロッド側室３８と、その反対側の空間すなわち反ロッド側室３９とに仕切られる。反ロッド側室３９は図示しない開放ポートを通じて大気開放される一方、ロッド側室３８にはエア配管４０の一端が接続される。このエア配管４０の他端は、前述のエア圧供給装置に接続される。従ってロッド側室３８に、エア圧供給装置からの圧縮エアを選択的に供給することが可能である。

図６は、エア圧供給装置の非作動時であって、ロッド側室３８すなわちエアシリンダ１９に圧縮エアが供給されてないときの状態を示す。このとき、ピストン３１は基本的にフリーに昇降可能であるが、図示例では磁石ユニット１５が配管Ｐに吸引されることにより、ピストン３１が下方に引っ張られ、最も下方の下降位置に位置されている。そして磁石ユニット１５も、ピストン３１の下降位置に対応した下降位置に位置されている。

他方、図７は、エア圧供給装置の作動時であって、ロッド側室３８すなわちエアシリンダ１９に圧縮エアが供給されたときの状態を示す。このとき、ロッド側室３８に供給された圧縮エアによりピストン３１が最も上方の上昇位置まで上昇され、これにより磁石ユニット１５も、ピストン３１の上昇位置に対応した上昇位置まで上昇される。そして磁石ユニット１５は配管Ｐの内面５から強制的に離間させられる。

図２〜図４に示すように、走行装置１は、前側の車輪１３と後側の車輪１３を連結するタイミングベルト１００を備え、具体的には、右側の前後輪ＦＲ，ＲＲを連結する右側タイミングベルトＢＲと、左側の前後輪ＦＬ，ＲＬを連結する左側タイミングベルトＢＬとを備える。そして車輪１３は、検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能となっている。車輪１３およびタイミングベルト１００は車体１１の車幅方向外側に、外部に露出して設けられる。

各車輪１３の車幅方向内側の側面すなわち内側面に、タイミングプーリ４１が着脱可能にかつ隣接して取り付けられる。そして右側の前後輪ＦＲ，ＲＲに取り付けられたタイミングプーリ４１間に、環状の右側タイミングベルトＢＲが巻き掛けられる。右側タイミングベルトＢＲはゴム製である。右車輪用モータＭＲから右前輪ＦＲに加えられた駆動力が、右側タイミングベルトＢＲを通じて右後輪ＲＲにも伝達される。これにより一つの右車輪用モータＭＲで、二つの右側車輪ＦＲ，ＲＲを同時に駆動できる。

同様の構造が左側にも採用される。すなわち、左側の前後輪ＦＬ，ＲＬに取り付けられたタイミングプーリ４１間に、環状の左側タイミングベルトＢＬが巻き掛けられる。左側タイミングベルトＢＬは右側タイミングベルトＢＲと同一品である。左車輪用モータＭＬから左後輪ＲＬに加えられた駆動力が、左側タイミングベルトＢＬを通じて左前輪ＦＬにも伝達される。これにより一つの左車輪用モータＭＬで二つの左側車輪ＦＬ，ＲＬを同時に駆動できる。そして走行装置１は四輪駆動車として構成される。

図８は、左前輪ＦＬのタイミングプーリ４１と左側タイミングベルトＢＬを示す拡大図である。タイミングプーリ４１の外周面には複数の歯４２が設けられ、これら歯４２には、左側タイミングベルトＢＬの内周面に設けられた複数の内周歯４３が係合されている。一方、左側タイミングベルトＢＬの外周面には複数の外周歯４４も設けられている。つまり左側タイミングベルトＢＬは両面歯を有するベルトとされる。後に詳述するが、この外周歯４４は左側タイミングベルトＢＬを用いて走行駆動を行う際に役立つ。他の車輪１３のタイミングプーリ４１と右側タイミングベルトＢＲも同様に構成される。

図９は、前車軸Ｃｆの位置における縦断正面図であり、左右の前輪付近の構造を示す。まず右側について、車体１１の内部に固定された右車輪用モータＭＲの回転軸４５に、タイミングプーリ４１が着脱可能にかつ同軸に固定される。そしてこのタイミングプーリ４１に右前輪ＦＲが着脱可能にかつ同軸に固定される。タイミングプーリ４１は樹脂製であり、その外側面に形成された円形の突起４６に右前輪ＦＲが嵌合されて右前輪ＦＲが同軸に位置決めされる。右前輪ＦＲは他の車輪１３と共通である。右前輪ＦＲには軸方向に貫通するボルト穴４７が周方向等間隔で複数（本実施形態では４つ）設けられる。そしてこれらボルト穴４７に符合する複数の雌ネジ穴４９がタイミングプーリ４１に軸方向に貫通して設けられる。例えば六角穴付きボルトからなるボルト４８が、ボルト穴４７に車幅方向外側から挿入され、雌ネジ穴４９に締め付けられることで、右前輪ＦＲはタイミングプーリ４１に着脱可能かつ同軸に固定される。ボルト穴４７の車幅方向外側の端部５０は、ボルト４８の頭部５１を完全に収容するように拡径されている。

他方、左側については、車体１１に固定された軸受ボス５２に、軸受としてのボールベアリング５３を介してタイミングプーリ４１が着脱可能、同軸かつ回転可能に取り付けられている。なおタイミングプーリ４１は適宜な手段により軸受ボス５２に対し抜け止めされる。そしてこのタイミングプーリ４１に左前輪ＦＬが右側同様の方法で着脱可能かつ同軸に固定される。

右前輪ＦＲが右車輪用モータＭＲにより直接駆動される駆動輪であるのに対し、左前輪ＦＬは、左側タイミングベルトＢＬを通じて伝達された左車輪用モータＭＬの駆動力により間接的に駆動される従動輪とされる。

タイミングプーリ４１の外径（歯４２の外径をいう）Ｄｐは、車輪１３の外径Ｄｗより若干小さい所定の外径とされ、また、タイミングプーリ４１に巻き付けられたタイミングベルトＢＲ，ＢＬが車輪１３の半径方向外側にはみ出さないような外径とされる。

左右逆となるが、後輪側でも図９に示したのと同様の構造が採用される。

本実施形態ではサスペンションを省略し、車体１１に対する一定位置で車輪１３を回転させる構造としているが、代替的にサスペンションを設けてもよい。

図２に示すように、タイミングベルト１００は、前後のタイミングプーリ４１の上端同士を連絡する上側部分５４と、下端同士を連絡する下側部分５５とを有する。そして車体１１の左右の側面部には、上側部分５４を押し上げてタイミングベルト１００に張力を付加するテンショナー５６が設けられる。テンショナー５６は、車体１１に固定された前後一対のボルト５７と、ボルト５７に取り付けられたナット５８とにより、上下位置調節可能に車体１１に固定される。

また図３にも示すように、車体１１の底面部３５には、タイミングベルト１００の下側部分５５を上方から支持する支持部材６０が設けられる。具体的には、右側タイミングベルトＢＲの下側部分５５を上方から支持する右側支持部材ＳＲと、左側タイミングベルトＢＬの下側部分５５を上方から支持する左側支持部材ＳＬとが設けられる。

これら右側支持部材ＳＲと左側支持部材ＳＬは、共通の支持板６１に一体に設けられ、板状の部材とされている。支持板６１は、前述のユニット穴３６の周囲に位置されるリング部６２を有し、リング部６２は複数のネジ６３によって底面部３５に固定されている。このリング部６２の右端部および左端部から突出して、右側支持部材ＳＲおよび左側支持部材ＳＬが一体に設けられている。右側支持部材ＳＲおよび左側支持部材ＳＬは、前輪後端と後輪前端の間の距離に略等しい前後長Ｌを有し、かつ、下側部分５５の車幅方向外側の端縁と略同一位置にて前後方向に直線状に延びる外側端縁６４を有する。

以上の他、走行装置１には、図２に示すように、前方を照らす左右一対のフロントライト６５と、後方を照らす左右一対のバックライト６６と、走行装置１に電力と制御信号を送るための電気ケーブル６７とが設けられる。

ところで、本実施形態の走行装置１では、磁石ユニット１５が、検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能となっている。また車輪１３も検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能となっている。以下、これらの点について説明する。

本実施形態の場合、内径ｄが異なる３種類の配管Ｐが検査対象物として用いられる。そしてこれら配管Ｐに対応して、異なるサイズの３種類の磁石ユニット１５と、２種類の車輪１３とが用意されている。なおこれら種類の数は任意に増減可能であり、本実施形態ではそのうちの一例を述べるに過ぎない。

図５に示した配管Ｐは、内径ｄが最も小さい配管である（ｄ＝ｄ１）。これに対し、図１０に示す配管Ｐはより大きい中間径の内径ｄを有し（ｄ＝ｄ２＞ｄ１）、図１１に示す配管Ｐはさらに大きい最大の内径ｄを有する（ｄ＝ｄ３＞ｄ２）。以下、図５の配管Ｐを最小径配管Ｐ０１、図１０の配管Ｐを中間径配管Ｐ０２、図１１の配管Ｐを最大径配管Ｐ０３と称す。

図２〜図９を用いて説明した前述の走行装置１の磁石ユニット１５は、最小径配管Ｐ０１に適合され、底面部３５から下方への突出量Ｚが最も大きいＺ１となるようなサイズとされている。この磁石ユニット１５を符号Ｕ１で表す。なお突出量Ｚは、図６に示すように、圧縮エアの非供給時で磁石ユニット１５が下降位置に位置されているときの突出量として定義される。

これに対し図１０に示すように、中間径配管Ｐ０２に適合された磁石ユニット１５（符号Ｕ２で表す）は、底面部３５からの突出量Ｚが中間の大きさＺ２となるようなサイズとされている。さらに図１１に示すように、最大径配管Ｐ０３に適合された磁石ユニット１５（符号Ｕ３で表す）は、底面部３５からの突出量Ｚが最も小さい大きさＺ３となるようなサイズとされている。

図６、図１２および図１３には、それぞれ、最小径配管Ｐ０１、中間径配管Ｐ０２および最大径配管Ｐ０３に適合された磁石ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３を示す。これら図から理解されるように、各磁石ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３においては、磁石２０、保持具２１およびケース２２の少なくとも一つの寸法が異なる。

図６および図１２を参照して磁石ユニットＵ１，Ｕ２を比較すると、磁石２０は同一サイズであり、すなわち、磁石２０の上下方向の厚さｔは同一である。但し保持具２１の形状と高さ寸法が異なり、磁石ユニットＵ２では延長軸部２４が省略され、保持容器２３に雄ネジ軸２５が直接設けられている。この結果、ロッド突出部３３の下端面に当接する保持具２１の位置から磁石ユニットＵ２の下端面（すなわちケース２２の下端面２２Ａ）までの上下方向の高さ寸法Ｈは、磁石ユニットＵ１の場合より小さくなり、その結果、突出量Ｚは磁石ユニットＵ１の場合より減少される。また、この保持具２１の高さ寸法の減少に合わせて、ケース２２の高さ寸法ｈも減少される。

なお、垂直基準軸Ｃ１を基準とした磁石２０の外径Ｄ、保持容器２３の内外径、およびケース２２の内外径は、全ユニットで同一である。またケース２２の肉厚も全ユニットで同一である。従って磁石ユニットの突出量は、代替的に、前記突出量Ｚからケース２２の肉厚を減じて得られる上下方向の距離、すなわち、車体底面部３５から磁石２０の下端までの上下方向の距離として定義してもよい。

次に、図１２および図１３を参照して磁石ユニットＵ２，Ｕ３を比較すると、磁石ユニットＵ３の磁石２０は、磁石ユニットＵ２の磁石２０よりも厚さｔが小さくされ、薄肉化される。この磁石２０の薄肉化に合わせて、磁石ユニットＵ３の保持具２１の保持容器２３の高さ寸法と、ケース２２の高さ寸法ｈも、磁石ユニットＵ２より小さくされる。磁石ユニットＵ３の保持具２１においても、磁石ユニットＵ２と同様、延長軸部２４が省略され、保持容器２３に雄ネジ軸２５が直接設けられている。

この結果、ロッド突出部３３の下端面に当接する保持具２１の位置から磁石ユニットＵ３の下端面までの上下方向の高さ寸法Ｈは、磁石ユニットＵ２の場合より小さくなり、その結果、突出量Ｚは磁石ユニットＵ２の場合より減少される。

次に、車輪１３のサイズ違いについて説明する。図５、図１０および図１１を見比べると分かるように、最小径配管Ｐ０１と中間径配管Ｐ０２の場合は、外径Ｄｗが同一の大きさＤｗ１の車輪１３が用いられる。しかしながら最大径配管Ｐ０３の場合だと、より大きい外径Ｄｗ２の車輪１３が用いられる。

次に、本実施形態の作動を説明する。

図１に示すように、配管Ｐの内面５の目視試験を行う際、走行装置１が配管Ｐ内に挿入される。そして作業者Ｓは、コントローラ４を操作して走行装置１を操縦し、走行装置１を配管Ｐの長手方向に沿って図中左側の終点側へと走行させる。これと同時に作業者Ｓは、ディスプレイ３に表示された画像を見て内面５の状態を目視で検査する。

図２および図３に示すように、走行装置１においては、右側車輪ＦＲ，ＲＲおよび左側車輪ＦＬ，ＲＬを右車輪用モータＭＲおよび左車輪用モータＭＬでそれぞれ個別に駆動可能である。そして右側車輪ＦＲ，ＲＲおよび左側車輪ＦＬ，ＲＬの回転速度を個別に制御することで、走行装置１を前進、後退、直進、右旋回および左旋回させることができる。

例えば、走行装置１を前進かつ直進させるときには右側車輪ＦＲ，ＲＲと左側車輪ＦＬ，ＲＬを同速で正転駆動する。また、走行装置１を前進かつ右旋回させるときには左側車輪ＦＬ，ＲＬを右側車輪ＦＲ，ＲＲより高速で正転駆動する。

本実施形態ではコントローラ４として、右車輪用モータＭＲおよび左車輪用モータＭＬを個別に制御する２本のスティックを備えたスティック式コントローラが使用される。しかしながらこれに限らず、例えばガングリップとステアリングホイールを備えたホイラー式コントローラを使用してもよい。

図５に示すように、配管Ｐが最小径配管Ｐ０１の場合、これに適合した突出量Ｚが最大（Ｚ１）の磁石ユニット１５（Ｕ１）と、小径（Ｄｗ１）の車輪１３とが走行装置１に装着される。また走行時、フロントライト６５とバックライト６６が点灯され、暗い配管Ｐ内でも鮮明な画像をディスプレイ３に映し出せるようになっている。

走行装置１への圧縮エア供給は行われていないため、磁石ユニット１５は図６に示したように、配管内面５に最も接近する下降位置に位置される。そして磁石ユニット１５は、これに対向する配管内面５を吸引し、その反力で走行装置１を配管内面５に押し付け、吸着させる。

磁石ユニット１５のサイズ（磁石２０の大きさ等）および突出量Ｚが最小径配管Ｐ０１に適合されているため、磁石ユニット１５（より具体的には磁石２０）と配管内面５の間の間隔は最適な大きさとなる。従って、走行装置１を配管内面５に押し付ける吸着力（もしくはダウンフォース）を最適な大きさとすることができる。吸着力不足により車輪１３のスリップや走行装置１の脱落（例えば直管Ｐ３の上昇時）が生じたり、吸着力過剰により走行抵抗（もしくはドラッグ）増加や走行不能が生じたりするのを抑制できる。

なお、被検査面である配管内面５は、車幅方向において垂直基準軸Ｃ１に近づくほど磁石ユニット１５から離れる断面円弧状の凹面とされる。よって磁石ユニット１５と配管内面５の間の間隔は車幅方向の位置に応じて変化するが、例えば代表して、垂直基準軸Ｃ１の位置の間隔を当該間隔とすることができる。

図５に示すように、最小径配管Ｐ０１の内径ｄ１は走行装置１がぎりぎり入る程の大きさである。よって車輪１３の基準接地面１６が配管内面５に接地しづらいが、その代わりに外側のテーパ接地面１７を十分に接地できるので、必要なトラクションを確実に得ることができる。

図１に示すように、走行装置１は基本的に、配管内面５に吸着しながら４つの車輪１３を全て接地させ、全輪で推進力を得て前進走行を行う。そして直管Ｐ１の内底面に沿って走行した後、エルボＰ２の外側コーナー部に沿って走行し、次いで直管Ｐ３に沿って上向きに走行する。その後、エルボＰ４の内側コーナー部に沿って走行し、次いで直管Ｐ５内を終点側に向かって走行する。

このとき特に、エルボＰ４の内側コーナー部を走行する際（図中仮想線で示す）、曲がりがきついため、４輪全てを接地させるのが困難な場合がある。しかし本実施形態ではこうした場合でも、タイミングベルト１００を接地させることにより推進力を得て確実に走行を継続することが可能である。

しかも本実施形態では、タイミングベルト１００の下側部分５５を上方から支持する支持部材６０を設けたので、タイミングベルト１００の接地時における撓みを抑制し、タイミングベルト１００による推進力を確実に得ることが可能である。

図１４は、仮に支持部材６０が無いとした場合の比較例に係る走行装置がエルボＰ４の内側コーナー部を走行する場合を示す。また図１５は、支持部材６０がある本実施形態の走行装置１がエルボＰ４の内側コーナー部を走行する場合を示す。

両図において、線ａは、車幅方向における車輪１３の位置の配管内面５を示す。また線ｂは、車幅方向における垂直基準軸Ｃ１の位置の配管内面５を示す。Ｏ４は、エルボＰ４の曲がりの中心である。線ａおよび線ｂはＯ４を中心とした円弧で表される。配管内面５が凹面であるので、線ｂは線ａより半径方向内側に位置される。

図１４に示す比較例では、前後の車輪１３（左側の前輪ＦＬおよび後輪ＲＬのみ示す）が線ａに接している。そしてタイミングベルト１００（左側タイミングベルトＢＬのみ示す）の下側部分５５が線ａに接触し、かつ線ａに沿って撓んでいる。従ってこれらの点だけに限って言えば、前後の車輪１３だけでなく、タイミングベルト１００も用いて、配管内面５を蹴り、前向きの推進力を得ることができる。

しかしながらこれだと、磁石ユニット１５が線ｂより半径方向内側に食い込んでしまう。これはすなわち、磁石ユニット１５が配管内面５に接触し、完全に吸着してしまい、走行装置を前進させられないことを意味する。そして図のような状態はあり得ず、前後の両輪が接地する前に磁石ユニット１５が接地してしまうので、前後の両輪の一方または両方は路面から浮いてしまう。

このように比較例では、タイミングベルト１００の下側部分５５が線ａに沿って自由に撓んでしまうので、磁石ユニット１５が配管内面５に当たって所謂亀の子状態となり、走行不能となってしまう。

これに対し、図１５に示す本実施形態の場合だとこうした事態を防止もしくは抑制できる。すなわち、タイミングベルト１００の下側部分５５が線ａに当たって撓もうとしても、支持部材６０（左側支持部材ＳＬのみ示す）がその撓みを防止もしくは抑制する。従ってタイミングベルト１００の下側部分５５は略直線状に維持される。この結果、前側の車輪１３とタイミングベルト１００の下側部分５５とが線ａに接し、後側の車輪１３は線ａから浮いた状態となる。このように走行装置１を後上がりの姿勢とする結果、磁石ユニット１５が線ｂより半径方向内側に食い込むのを防止すると共に、磁石ユニット１５を線ｂより半径方向外側に離間させ、磁石ユニット１５が配管内面５に完全に吸着するのを防止できる。そのため、前側の車輪１３とタイミングベルト１００の下側部分５５とにより路面を蹴り、走行装置１を前方に向かって確実に推進させることができる。

しかも、タイミングベルト１００は外周歯４４を有するため、タイミングベルト１００のギザギザの外周面を路面に接触させ、外周歯４４により路面を積極的に蹴って、推進力を増すことができる。

また、路面上に突起（段差等を含む）がある場合でも、その突起にタイミングベルト１００の下側部分５５を載せ、かつその撓みを支持部材６０で防止することで、突起への磁石ユニット１５の完全吸着を抑制ないし防止し、突起の通過を容易にすることができる。

また、仮に磁石ユニット１５が路面に接触して完全吸着し、走行不能に陥ってしまった場合でも、エアシリンダ１９を作動させることにより磁石ユニット１５を路面から離間させ、走行装置１を路面から強制的に引き剥がすことができる。

すなわち、図７に示すように、エア圧供給装置を作動させると、エアシリンダ１９のロッド側室３８に圧縮エアが供給され、ピストン３１が上昇位置まで上昇される。そしてこれにより磁石ユニット１５も上昇位置まで上昇され、磁石ユニット１５が強制的に配管内面５から離間されると共に車体１１側に引き込まれる。すると、走行装置１の路面への吸着力が著しく低減するので、走行装置１を路面から容易に引き剥がすことができる。このように、走行装置１が不意に走行不能に陥った場合でも、走行装置１を即座かつ容易に回収することができる。

ところで本実施形態では、検査対象の配管Ｐの種類が変わった場合、走行装置１の吸着力を最適に維持するため、磁石ユニット１５が交換され、また必要に応じて車輪１３も交換される。

例えば、配管Ｐが最小径配管Ｐ０１から図１０に示すような中間径配管Ｐ０２に変更された場合、磁石ユニット１５も最小径配管用磁石ユニットＵ１から中間径配管用磁石ユニットＵ２に交換される。このとき、車体底面部３５から突出した磁石ユニットＵ１のケース２２の部分を把持し、雄ネジ軸２５を緩める方向に磁石ユニットＵ１を回転させるだけで、磁石ユニットＵ１を容易に取り外すことができる。またその後、磁石ユニットＵ２のケース２２の部分を把持し、雄ネジ軸２５を雌ネジ穴３４に締め付けるよう磁石ユニットＵ２を回転させるだけで、磁石ユニットＵ２を容易に取り付けることができる。

このように、ピストンロッド３２と同軸のネジ２５，３４により磁石ユニット１５をピストンロッド３２に接続するので、磁石ユニット１５の交換作業を容易かつ迅速に行うことができる。

磁石ユニットＵ２を取り付ける際、雄ネジ軸２５の周りに一乃至複数枚のワッシャを嵌合させてから雄ネジ軸２５を雌ネジ穴３４に締め付け、保持具２１とピストンロッド３２の間にワッシャを介在させてもよい。こうすると、磁石ユニットＵ２の突出量Ｚ、磁石ユニットＵ２と配管内面５の間隔、さらには走行装置１の吸着力を微調節することができる。

同様に、配管Ｐが最小径配管Ｐ０１から図１１に示すような最大径配管Ｐ０３に変更された場合にも、磁石ユニット１５が最小径配管用磁石ユニットＵ１から最大径配管用磁石ユニットＵ３に交換される。このときにも、前記同様に非常に簡単に磁石ユニット１５を交換することができる。

またこのときには、車輪１３も、小径（Ｄｗ１）の車輪１３から大径（Ｄｗ２）の車輪１３に交換される。この際、図９に示すように、小径車輪１３を固定しているボルト４８が取り外され、小径車輪１３がタイミングプーリ４１から取り外される。その後、ボルト４８を用いて大径車輪１３がタイミングプーリ４１に取り付けられる。このように車輪１３の交換作業も非常に容易である。

なお、車輪１３の取付方法は上記に限られない。例えば車輪交換作業をより迅速に行うため、センターロック式等を採用してもよい。

このように、本実施形態の走行装置１では、配管Ｐの種類に応じて磁石ユニット１５を異なるサイズのものに交換できるので、検査対象の配管Ｐが変更され、その形状が変わっても、図５、図１０および図１１に示すように、磁石ユニット１５と配管内面５の間の間隔を最適な大きさに保ち、路面に対する走行装置１の吸着力を最適な大きさに維持することができる。

また本実施形態の走行装置１では、配管Ｐの種類に応じて車輪１３も異なるサイズのものに交換できるので、磁石ユニット１５の交換と相俟って、磁石ユニット１５と配管内面５の間の間隔を最適な大きさに保つことができる。そして走行装置１の吸着力を最適な大きさに維持することができる。

ちなみに本実施形態では、図５、図１０および図１１に示すように、配管Ｐの内径ｄが大きくなるほど、左右の車輪１３間の配管内面５すなわち凹面の曲がりが緩くなり、凹面は磁石ユニット１５に近づく傾向がある。従ってこの傾向に合わせ、配管Ｐの内径ｄが大きくなるほど、磁石ユニット１５の突出量Ｚは小さくされる。

また、図１１に示すような最大径配管Ｐ０３で小径車輪１３を使用すると、たとえ最大径配管用磁石ユニットＵ３を使用したとしても、磁石ユニットＵ３が凹面に近づきすぎる虞がある。従って磁石ユニットＵ３を凹面から遠ざけるべく、大径車輪１３が使用される。このように配管Ｐの内径ｄが大きくなるほど、車輪１３の外径Ｄｗは大きくなる傾向がある。

図示しないが、走行装置１は配管Ｐの外面６（図１参照）の検査に使用されてもよい。この場合、左右の車輪１３間の配管外面６の形状は前記と逆の凸面となり、傾向は前記と逆となる。配管Ｐの外径が大きくなるほど磁石ユニット１５の突出量Ｚは大きくなり、車輪１３の外径Ｄｗは小さくなる傾向がある。

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

（１）例えば、磁石ユニット１５をリンク機構等を介してエアシリンダ１９に間接的に接続してもよい。こうするとエアシリンダ１９のレイアウト自由度を高めることができる。

（２）磁石ユニット１５とピストンロッド３２を接続するネジは逆の関係でもよく、例えば磁石ユニット１５に雌ネジを設け、ピストンロッド３２に雄ネジを設けてもよい。

（３）磁石ユニット１５とピストンロッド３２はネジ接続以外の方法で接続されてもよい。例えば、一方に設けられた軸を、他方に設けられた穴にスライド挿入し、ストッパネジにより軸を穴内に固定してもよい。

（４）可能であれば、右側前後輪ＦＲ，ＲＲのみをタイミングベルト１００で連結してもよく、あるいは左側前後輪ＦＬ，ＲＬのみをタイミングベルト１００で連結してもよい。支持部材６０も、タイミングベルト１００がある方の一方側のみに設けることができる。また、前述した左右の前後輪以外に別の前後輪を設け、この別の前後輪をタイミングベルトで連結してもよい。そしてこのタイミングベルトに対応した支持部材を設けてもよい。

（５）前記実施形態ではタイミングベルト１００の内周歯４３と外周歯４４の歯数を等しくしたが、これに限らず、例えば外周歯４４の歯数を内周歯４３の歯数より少なくしてもよい。

（６）ところで本開示によれば、磁石ユニット１５が交換可能である点を必須の構成要素としない走行装置も把握可能である。従って本開示の他の態様によれば、例えば、次の走行装置が提供される。

（ｉ）検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、車体と、前記車体に搭載された検査ユニットと、前記車体に回転可能に設けられた車輪と、前記車輪を駆動するモータと、前記検査対象物との間に間隔を隔てて前記車体の底面部に配置され、磁石を含む磁石ユニットと、前記車体に固定されると共に前記磁石ユニットが接続され、圧力流体の供給時に前記磁石ユニットを上昇させて前記検査対象物から離間させる流体圧シリンダと、を備えることを特徴とする走行装置。

（ｉｉ）検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、車体と、前記車体に搭載された検査ユニットと、前記車体に回転可能に設けられた車輪と、前記車輪を駆動するモータと、前記検査対象物との間に間隔を隔てて前記車体の底面部に配置され、磁石を含む磁石ユニットとを備え、前記車輪は、その外側面部にテーパ状の接地面を有することを特徴とする走行装置。

（ｉｉｉ）検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、車体と、前記車体に搭載された検査ユニットと、前記車体に回転可能に設けられた車輪と、前記車輪を駆動するモータと、前記検査対象物との間に間隔を隔てて前記車体の底面部に配置され、磁石を含む磁石ユニットと、を備え、前記車輪は、前記車体の前後に設けられ、前記走行装置は、前側の車輪と後側の車輪を連結するタイミングベルトを備えることを特徴とする走行装置。

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１ 走行装置
５ 内面
６ 外面
１１ 車体
１２ 検査ユニット
１３ 車輪
１４ モータ
１５ 磁石ユニット
１７ テーパ接地面
２０ 磁石
２５ 雄ネジ軸
３０ シリンダボディ
３２ ピストンロッド
３４ 雌ネジ穴
３５ 底面部
４３ 内周歯
４４ 外周歯
６０ 支持部材
１００ タイミングベルト
Ｐ 配管
ＢＲ 右側タイミングベルト
ＢＬ 左側タイミングベルト
ＳＲ 右側支持部材
ＳＬ 左側支持部材

Claims (9)

1. 検査対象物の非破壊検査のために前記検査対象物の表面上を走行する走行装置であって、
   車体と、
   前記車体に搭載された検査ユニットと、
   前記車体に回転可能に設けられた車輪と、
   前記車輪を駆動するモータと、
   前記検査対象物との間に間隔を隔てて前記車体の底面部に配置され、磁石を含む磁石ユニットと、
   を備え、
   前記磁石ユニットは、前記検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である
   ことを特徴とする走行装置。
2. 前記車体に固定されると共に前記磁石ユニットが着脱可能に接続され、圧力流体の供給時に前記磁石ユニットを上昇させて前記検査対象物から離間させる流体圧シリンダをさらに備える
   請求項１に記載の走行装置。
3. 前記流体圧シリンダは、シリンダボディから突出するピストンロッドを下向きにした状態で配置され、
   前記磁石ユニットは、前記ピストンロッドに同軸にかつ着脱可能に接続される
   請求項２に記載の走行装置。
4. 前記磁石ユニットは、前記ピストンロッドと同軸のネジにより前記ピストンロッドに接続される
   請求項３に記載の走行装置。
5. 前記車輪は、前記検査対象物に応じて異なるサイズのものに交換可能である
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の走行装置。
6. 前記車輪は、その外側面部にテーパ状の接地面を有する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の走行装置。
7. 前記車輪は、前記車体の前後に設けられ、
   前記走行装置は、前側の車輪と後側の車輪を連結するタイミングベルトを備える
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の走行装置。
8. 前記タイミングベルトの下側部分を上方から支持する支持部材を備える
   請求項７に記載の走行装置。
9. 前記タイミングベルトは、内周歯と外周歯を有する
   請求項７または８に記載の走行装置。

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