JPH0952196A

JPH0952196A - 走行台車

Info

Publication number: JPH0952196A
Application number: JP7209637A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakajima; 島義男中; Isamu Hatanaka; 中勇畑; Yuriaki Kaneko; 子由利明金; Kenichi Nezu; 津健一根
Original assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Hitachi Zosen Corp; Koike Sanso Kogyo KK
Current assignee: Koike Sanso Kogyo Co Ltd; Hitachi Zosen Corp; Koike Sanso Kogyo KK
Priority date: 1995-08-17
Filing date: 1995-08-17
Publication date: 1997-02-25
Also published as: US5693286A; DE69604748D1; EP0759337A1; DE69604748T2; EP0759337B1

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の溶接または切断に用いる走行台車は、
あらかじめ敷設されたレール上を走行するか、または作
業線にそって設けられたガイドを倣うことによって、そ
の走行方向を制御していた。従って、ある程度以上の負
荷に耐えられるような材質、寸法及び取り付け方法を以
てガイドまたはレールを敷設しなければならず、その運
搬及び敷設に手間と労力が必要であった。また特に、壁
面または角度の急な斜面においては、通常レールを用い
て作業が行われていたうえに、それらの場所へのレール
の敷設は、さらに労力が必要であった。【解決手段】本発明に係る走行台車は、溶接トーチ又
は切断トーチを搭載して被走行材上を走行する走行台車
において、二つの駆動装置を有し、前記駆動装置それぞ
れによって左右の車輪に独立に駆動力を伝達するよう構
成される。また走行台車本体の内部に磁石を有し、該磁
石を前記被走行材に対して離接させる方向に移動可能に
構成し、またセンサーを用いて直進を誘導するための自
動制御装置を有したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接トーチや切断ト
ーチを搭載して走行する走行台車に関し、特に壁面の切
断・溶接に際してレールまたはガイドを必要としない無
軌条走行台車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接トーチ又は切断トーチを搭載した走
行台車は、走行方向を制御する方法において、レールの
上を走行させる有軌条走行台車と、レールを使用せずに
自走する無軌条走行台車の二種類に分類することができ
る。通常内部に駆動装置としてモーターを一基搭載し、
二輪駆動かまたは四輪駆動をおこなっている。

【０００３】有軌条走行台車は、溶接または切断作業前
にあらかじめ作業線に沿ってレールを敷設し、そのレー
ル上を走行しながら作業をおこなう。これにより直線ま
たは緩やかな曲線を描いて溶接および切断作業を行うこ
とができる。また、現在壁面や傾斜の急な面の切断また
は溶接を行うには、この有軌条走行台車が用いられてい
る。その場合、走行台車にはレール落下防止具を取り付
けてレールからはずれないよう構成されている。

【０００４】無軌条走行台車は、例えば特公昭62-5458
7、同62-54588、同62-54589号広報、特公平3-80588 、
同3-80589 、同3-80590 号広報等に示されている。これ
らは主に隅肉溶接用の走行台車であり、加工材の角隅部
において直角に方向を変える考案がなされている。しか
し、走行台車自身が、直進中に走行方向を修正あるいは
制御する機能は持ち合わせていないため、外部からの力
によってその走行方向を規定しなければならなかった。
従来、無軌条台車は、その走行方向を規定する走行基準
として、レール又は加工材の側面をガイドとする側面倣
い機構を用いている。以下に側面倣い機構について簡単
に説明する。

【０００５】走行台車の側方からガイドに向かってアー
ムを延長し、該アームの先端に設けられたローラをガイ
ドに当接させる。走行台車は直進するように構成し、走
行台車の進行方向をわずかにガイド方向に傾けた状態を
維持するよう構成する。具体的には、例えば走行台車の
側方の前後に二本のアームを設け、前方のアームを後方
のアームよりも短く構成すればよい。

【０００６】これにより、走行台車が進行を開始する
と、ガイドと平行な方向には進行できるが、ガイドに垂
直な方向に対しては、近づこうとしてもアームを通じて
ガイドから受ける反力によって移動できず、走行台車は
被走行材上ですべりをおこす。これにより結果的に走行
台車はガイドに沿って平行に移動することになる。この
側面倣い機構によって、走行台車は直線または緩やかな
曲線を描いて溶接または切断作業を行うことができる。

【０００７】また、走行台車は、走行時に作業内容に応
じた各種ホースや電源コードを牽引するため、十分な牽
引力を発揮することが必要である。そのためには走行台
車の車輪と被走行材の間の摩擦を増加させると共に、強
力な推進用駆動装置を搭載することが必要となる。また
台車を用いる溶接または切断作業は頻繁に作業位置を変
更するのが一般的であるため、運搬および設置の労力を
軽減するために軽量化が望まれる。しかし、これらの要
求は基本的に相反するものである。

【０００８】このため、車輪あるいは本体内部に磁石を
設けた台車が提供されている。このような台車では、磁
力で被走行材を吸引して垂直抗力を増加させることによ
って、走行台車の質量増加を抑えながら、走行台車の車
輪と被走行材の摩擦を増加させて車輪の空転を防いでい
る。

【０００９】しかし、車輪を磁石によって構成した台車
では、車輪は被走行材に対し点接触となり、かつ車輪の
表面にはスリップを防止するためのローレット加工が施
されるのが一般である。このため、磁石による吸引力が
弱く、効果が少ないという問題がある。また本体内部に
磁石を設けて構成した台車では強い吸引力を発揮できる
ものの、台車を運搬する際に該台車を被走行材から引き
離すのに大きな力が必要となり、作業員の負担が大きく
なり、且つ台車の底面に鉄粉や鉄片が吸着されてしまい
使用都度掃除しなければならないという問題が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有軌条
走行台車においては被走行材上にレールを運搬および敷
設しなければならず、手間と労力がかかってしまう。そ
のうえ、狭い作業領域や凹凸のある被走行材上にはレー
ルが敷設しづらかったりして、加工物の形状によっては
適用範囲が限られていた。また、通常壁または角度の急
な斜面における作業においては有軌条走行台車が用いら
れるが、壁や斜面にレールを敷設するのは更に労力を必
要とする。その上走行台車自身もレール落下防止具のた
め重量が重くなり、可搬性に難点があった。

【００１１】無軌条走行台車においては、自走するとは
いえ操舵を行う機能がないため、その方向を規定するた
めの走行基準としてガイドが不可欠である。したがって
作業線に沿って立設された加工材が存在しない場合は、
新たに溶断線に沿ってガイドを敷設しなければならなか
った。そして、ガイドは走行台車のガイド方向への推進
力に対向しうるよう固定されたものでなければならなか
った。

【００１２】また、本体内部に磁石を設けた無軌条走行
台車によって壁面または急斜面を走行した場合にも、水
平面を走行した場合と同様にガイドが不可欠であり、壁
面や角度の急な傾斜面などの構造物にガイドを敷設する
作業は、レールを敷設する作業と同じく手間と労力を要
する。

【００１３】また、本体内部に磁石を持つ走行台車にお
いては、台車を被走行材から引き離すのに大きな力が必
要であったが、この課題を解決するために本件出願人は
現在特許出願中の特願平 6-71875号および特願平6-2326
72号に開示したように、走行台車本体内部に、被走行材
に対し離接させる方向に移動可能な磁石を搭載した走行
台車を開発している。これにより軽量で且つ牽引力が強
く、かつ運搬の際には吸引力を低減させて被走行材から
引き離しやすい走行台車を得ることが出来た。

【００１４】本発明の目的は、本体内部に磁石を持つこ
とによって壁面や角度の急な傾斜面などの構造物上をも
走行することのでき、且つ運搬時の吸着力を減少させる
ことができる無軌条走行台車において、走行台車自身に
走行方向の制御手段をもたせ、レールおよびガイドを必
要としない無軌条走行台車を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る走行台車
は、溶接トーチ又は切断トーチを搭載して被走行材上を
走行する走行台車において、二つの駆動装置を有し、前
記駆動装置それぞれによって左右の車輪に独立に駆動力
を伝達するよう構成したことを特徴とする。

【００１６】また、前記走行台車本体は四輪であり、左
右それぞれの前輪と後輪を駆動力伝達手段によって連結
し、駆動力を伝達するよう構成したことを特徴とする。

【００１７】また、前記走行台車本体の内部に磁石を有
し、前記磁石を被走行材に対して離接させる方向に移動
可能に構成したことを特徴とする。

【００１８】また、前記走行台車において、センサーを
用いて走行基準を検出し、前記センサーからの信号に応
じて前記二つの駆動装置の出力を制御することにより台
車の走行方向を制御することを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、上記走行台車の実施形態に
付いて、後述する二実施例の共通する構成要素を図を用
いて説明する。図１は走行台車の構成を説明する正面
図、図２は走行台車の内部構成を説明する断面図、図３
は磁石を底面に接近させた時の状態を説明する図、図４
は磁石を底面から離隔させた時の状態を説明する図であ
る。

【００２０】図に示す走行台車Ａは、溶接トーチＢを搭
載して被加工材Ｃａ，Ｃｂを隅肉溶接する溶接台車とし
て構成されている。被加工材Ｃｂは同時に被走行材とな
っている。図において、走行台車Ａの本体１は上部ケー
ス１ａと底板１ｂとによって構成され、上部ケース１ａ
の上部には溶接トーチＢを保持する保持部２が設けられ
ている。そして保持部２に溶接トーチＢを取り付けて固
定することで、該トーチＢを搭載し得るように構成され
ている。

【００２１】本体１の内部には二基のモーター３ａ，３
ｂおよび二基の減速機４ａ，４ｂが搭載されている。一
基のモーターと一基の減速機によって一組の駆動装置を
構成している。すなわち、本体１の内部には二組の駆動
装置が搭載されている。本発明の特徴は、この二組の駆
動装置によって、走行台車の左右の駆動系を独立させる
ことにある。

【００２２】走行台車Ａの左側において、モーター３ａ
が減速機４ａを介して後輪の車軸６ａに接続される。後
輪の車軸６ａと前輪の車軸５ａにはそれぞれプーリー７
ａ，８ａが取り付けられており、互いにタイミングベル
ト９ａによって接続することにより前輪の車軸５ａと後
輪の車軸６ａは連動するよう構成されている。また右側
においても同様である。四つの車軸にはそれぞれ車輪１
０が固着されており、その車輪１０の外周にはゴムが被
服されている。

【００２３】従って、走行台車Ａの左右側それぞれにお
いて、モーター３ａ，３ｂによって生み出された駆動力
は、減速機４ａ，４ｂによって回転速度を減らされると
同時にトルクを高められて、後輪の車軸６ａ，６ｂに伝
達されると同時に、タイミングベルト９ａ，９ｂを介し
て前輪の車軸５ａ，５ｂにも伝えられる。そして各車軸
に固着された四つの車輪１０が回転して本体１が走行す
る。このとき、車輪１０の表面がゴムによって被服され
ているため、被加工材Ｃｂとの接触摩擦が大きく、従っ
て大きい牽引力を発揮することが可能である。

【００２４】本体１の内部であって略中央に底板１ｂに
対し離接する方向に移動可能な磁石１１が配置されてい
る。この磁石１１としてはフェライト磁鋼からなる永久
磁石を用いている。また底板１ｂはアルミニウムやステ
ンレス等の非磁性材によって構成されている。

【００２５】本体１の外部に磁石１１の移動手段を構成
するレバー１２が配置されている。このレバー１２の先
端には軸１３が固着され、且つ軸１３の磁石１１の上方
に対応する位置にヒンジ１４が固着されている。前記ヒ
ンジ１４は磁石１１の上部に取り付けたブラケット１５
と係合しており、ヒンジ１４の回動に伴ってブラケット
１５、磁石１１が底板１ｂに離接し得るように構成され
ている。

【００２６】従って、軸１３を中心としてレバー１２を
回動させることで、磁石１１をレバー１２の位置に対応
して底板１ｂに離接させることができる。すなわち、レ
バー１２を図３に示す実線の位置にしたとき、磁石１１
は底板１ｂに接近し、この状態で磁石１１と被加工材Ｃ
ｂとのエアギャップは最小値となる。またレバー１２を
図４に示す位置にしたとき、磁石１１は底板１ｂから離
隔してエアギャップは最大値となる。

【００２７】このため、本体１にトーチＢを搭載して溶
接作業を実施する際には十分な牽引力を発揮してトーチ
Ｂに接続されたホース類や電源ケーブルを牽引すること
が可能となり、且つ作業が終了して走行台車Ａを移設す
る際にはレバー１２を回動して磁石１１を底板１ｂから
離隔させることで小さい力で本体１を被加工材Ｃｂから
引き離すことが可能になる。

【００２８】第１の実施例において、モーター３ａ，３
ｂは直流モーターであり、供給される電源の電圧を変化
させることにより、低速、高速の切替えが可能な構成と
なっている。したがって、左右のモーター３ａ，３ｂを
異なる速度で回転させることにより、本体１の走行方向
の操舵が可能となる。すなわち、左に曲がる際には右側
のモーター３ｂを高速で回転させ、左側のモーター３ａ
を低速で回転させる。同様に、右に曲がる際には左側の
モーター３ａを高速で回転させ、右側のモーター３ｂを
低速で回転させればよい。

【００２９】二つのモーター３ａ，３ｂの速度切替え
は、コード２０の先に接続された、操作ボックス２６に
よって遠隔操作される。操作ボックス２６には、走行台
車の作業開始、前進、停止、後退および操舵を行うスイ
ッチが設けられている。作業員が走行台車の動きを目視
しながら操作ボックスを操作すると、コード２０を通し
て、本体内の図示しない制御部に信号が送られる。

【００３０】スイッチを切り換えることによって信号を
受けた制御部は、各モーターにかかる電圧を変化させ
て、各モーターの速度を制御する。これにより前述のよ
うに、走行台車はその走行方向を操舵することができ
る。また、制御部は走行台車の操舵の他に溶接トーチの
ＯＮ／ＯＦＦなども管理している。

【００３１】これらのことより、本実施例に係る走行台
車は、台車自身に走行方向を修正する機能を持つため、
作業員が遠隔操作をすることにより作業線を倣うことが
でき、溶接作業に際してあらかじめレールまたはガイド
を敷設する必要がない。また、磁石を有したことにより
壁面や角度の急な斜面を走行することができるため、レ
ールやガイドの敷設が特に困難なそれらの場所において
特に有効な構成となっている。

【００３２】第２の実施例において、モーター３ａ，３
ｂはパルスモーターであり、制御部から送られるパルス
信号の周波数によって駆動する。パルスモーターは供給
されるパルス信号の周波数によって回転数が決定するた
め、左右のモーターの回転数を容易に等しいものとする
ことができ、また回転数を切り換える際の反応も機敏で
確実である。

【００３３】また、本実施例に係る走行台車には、走行
基準にレーザー光線の直進性を利用した、直進を誘導す
るための自動制御装置が設けられている。図５を用いて
自動制御系統を説明する。

【００３４】溶接作業前に、あらかじめレーザー発信機
２１を作業終了地点に設置し、そこから作業線に平行に
レーザー２２を照射する。走行台車の本体１の前面にス
クリーン２３が設けられており、走行台車を作業開始地
点に設置すると、スクリーン２３にレーザー２２が照射
されて光点が生じる。センサーとして本体内部に取り付
けられたＣＣＤカメラ２４によって、この光点の生じた
スクリーン２３の画像情報を取得して、制御部２５へ送
る。制御部２５はＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を有し、あ
らかじめＲＯＭに記憶されたプログラムによって画像情
報を解析して、スクリーン２３上の光点の位置を検知す
る。

【００３５】まず走行を開始する前に、スクリーン２３
上の光点の位置を、初期値として記憶する。走行を開始
した後、光点の位置が設定された許容量以上に左右には
ずれると、走行方向がずれていると判断してそれに応じ
た制御を行う。例えば光点が右に移動すると走行方向が
左にずれているものと判断し、左のモーター３ａへのパ
ルス信号の周波数を増加させ、右のモーター３ａへ送る
パルス信号の周波数を減少させる。これにより左のモー
ター３ａの回転数が右のモーター３ｂのそれよりも速く
なり、台車は右にその走行方向を修正する。光点が左に
移動した場合はその逆である。このようにして、作業が
終了するまで適宜走行方向を修正する。

【００３６】また、この走行台車にはコード２０を介し
て操作ボックス２６が取り付けられており、作業員が目
視しながら操作を行うことができる。この操作ボックス
２６には、作業の開始、前進、後退、停止、および操舵
を行うスイッチが設けられている。この操作ボックス２
６による信号は、制御部２５のＣＰＵに割り込みをかけ
ることにより、自動制御よりも優先して実行される。

【００３７】これらのことより、本実施例に係る走行台
車は、走行台車に設けられたセンサーによって走行基準
を検知することによって台車自身がその走行方向を制御
することができ、従来のような強度を要求されるレール
またはガイドを敷設する必要がない。また、作業中の直
進をセンサーによって自動制御するため、一人の作業員
が多数台の走行台車を同時に操作して作業をすることが
できる。

【００３８】本発明に係る走行台車は溶接トーチＢを備
えた溶接台車として説明したが、本発明に於ける走行台
車は溶接台車に限定するものではなく、溶接トーチに代
えてガス切断トーチやプラズマ切断トーチを搭載するこ
とで、切断台車として用いることも可能である。

【００３９】また、上記実施例においては走行台車は四
輪を持ち、且つ四輪駆動として説明したが、四輪として
は前輪または後輪の二輪駆動にしてもよい。その場合従
動車輪は水平方向へ回動可能なものであることが望まし
い。また前後の一方が一輪、他方が二輪の駆動輪とした
三輪台車としてもよい。この場合も従動車輪は水平回動
可能なものであることが望ましい。また他に、四輪台車
において菱形、すなわち前後左右の中央部に車輪を配
し、前後の車輪に水平回動可能な従動車輪を配し、左右
の車輪に駆動輪を配するような構成にしてもよい。

【００４０】また、操作ボックスによるモーターの制御
を有線遠隔操作により行ったが、無線遠隔操作であって
もよい。また、第２実施例にはセンサーを用いた例とし
て、レーザー光を作業線に沿って前方から照射し、それ
に追従する方法を示したが、センサーの他の例として
は、アークセンサを用いたり、ガイドを用いて有接点な
いし無接点センサによりガイドからの距離を保ちながら
進む方法等が挙げられる。

【００４１】また、図２においてモーター３ａ，３ｂを
走行台車の本体１の後方に並べて配置して示したが、こ
れは前方に並べて配置するまたは前後に一つずつ配置す
るなど他の構成でもよい。即ち、本体、モーター、磁石
などの専有面積の兼ね合いから適宜配置を決定する。ま
た、モーター３ａ，３ｂは低速と高速の切換が可能なも
のとしたが、多段又は無段可変式の抵抗器等を用いて、
多段階変速または無段階変速でもよい。ただし無段階変
速は手動操作では直進が困難になるため、センサー等を
用いた自動操縦において有効である。また、モーターに
おいては第１実施例において直流モーターを、また第２
実施例においてパルスモーターを使用したが、本発明は
これに限定するものではなく、交流モーターを用いても
よい。

【００４２】前述の実施例では、磁石１１を移動させる
移動手段をレバー１２、軸１３、ヒンジ１４によって構
成した場合について説明したが、移動手段の目的は磁石
１１を底板１ｂに離接させるように移動させることにあ
り、この目的を達成することが可能であれば如何なる構
成であっても良い。例えば上部ケース１ａ或いは底板１
ｂと磁石１１の間にバネを設け、このバネを圧縮し或い
は引張ることで磁石１１を底板１ｂに接近或いは離隔さ
せると共に、前記バネの変形を解除することで磁石１１
を底板１ｂに離隔或いは接近させるように構成しても良
い。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る走行台車は、二つの駆動装
置を有し、前記駆動装置それぞれによって左右の車輪に
独立に駆動力を伝達するよう構成した。したがって、左
右の片側の車輪をもう一方側の車輪よりも速い回転数で
駆動させることにより、走行台車の走行方向を操舵する
ことが可能になる。このことにより、手動遠隔操作を行
う場合には走行方向を規定すべきレールやガイドを必要
としない。

【００４４】また、走行台車本体の内部に磁石を配置し
たことにより、走行台車と被走行材の間の垂直抗力を増
加させることができ、走行台車の車輪と被走行材の間の
摩擦抵抗を増加させることができるため、走行台車の質
量の増加を抑えて牽引力を増加させることができる。こ
れにより、壁面や角度の急な傾斜面などをも走行するこ
とが可能になる。

【００４５】また、走行台車本体内部の磁石を被走行材
に対して離接する方向に移動可能に構成したことで、被
走行材に対する磁石の吸着力を変化させることができ
る。これにより、運搬する際には吸着力を減少させて被
走行材からの引き離しを用意に行うことができる。

【００４６】またセンサーによる自動操縦をおこなった
場合には、少人数の作業員によって多数台の走行台車を
操作することができ、作業能率が改善される。また、セ
ンサーによって検知するべき走行基準が必要となるもの
の、従来の走行基準であるガイドやレールのような、当
接して負荷をかけることによって走行方向を規定するも
のは必要ない。すなわち走行基準に強度が要求されず、
その材質、形状、取り付け方法などにおいて簡易なもの
とすることができる。

【００４７】総じて、事前にレールやガイドを敷設する
必要がないか又は簡易なもので良く、また溶接あるいは
切断作業を実施する際には吸着力を大きくしてホースや
ケーブルを十分に牽引することができ、且つ走行台車を
移設する際には吸着力を小さくして被加工材からの引き
離しを容易に行うことができる走行台車を提供すること
ができる。このため、特にレールやガイドの敷設が困難
な壁面や角度の急な斜面などにおいて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】走行台車の構成を説明する正面図である。

【図２】走行台車の内部構成を説明する断面図である。

【図３】磁石を底面に接近させた時の状態を説明する図
である。

【図４】磁石を底面から離隔させた時の状態を説明する
図である。

【図５】第２実施例における自動制御系統を説明する図
である。

【符号の説明】

Ａ…走行台車、Ｂ…溶接トーチ、Ｃａ，Ｃｂ…被加工
材、１…本体、１ａ…上部ケース、１ｂ…底板、２…保
持部、３ａ，３ｂ…モーター、４ａ，４ｂ…減速器、５
ａ，５ｂ…前輪の車軸、６ａ，６ｂ…後輪の車軸、７
ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ…プーリー、９ａ，９ｂ…タイミ
ングベルト、１０…車軸、１１…磁石、１２…レバー、
１３…軸、１４…ヒンジ、１５…ブラケット、２０…コ
ード、２１…レーザー発信器、２３…スクリーン、２４
…ＣＣＤカメラ、２５…制御部、２６…操作ボックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子由利明東京都江戸川区西小岩３丁目35番16号小池酸素工業株式会社内 (72)発明者根津健一東京都江戸川区西小岩３丁目35番16号小池酸素工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチ又は切断トーチを搭載して被
走行材上を走行する走行台車において、二つの駆動装置
を有し、前記駆動装置それぞれによって左右の車輪に独
立に駆動力を伝達するよう構成したことを特徴とする走
行台車。
【請求項２】前記走行台車本体は四輪であり、左右そ
れぞれの前輪と後輪を駆動力伝達手段によって連結し、
駆動力を伝達するよう構成したことを特徴とする請求項
１記載の走行台車。
【請求項３】前記走行台車本体の内部に磁石を有する
ことを特徴とした請求項１または２に記載の走行台車。
【請求項４】前記本体の内部に磁石を有する走行台車
において、前記磁石を被走行材に対して離接させる方向
に移動可能に構成したことを特徴とする請求項３に記載
の走行台車。
【請求項５】センサーを用いて走行基準を検出し、前
記センサーからの信号に応じて前記二つの駆動装置の出
力を制御することにより台車の走行方向を制御すること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の走
行台車。