(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
近年、橋梁や建造物は、経年変化による老朽化や突発的な地震などの天災に伴い、強度劣化が問題となっている。例えば、道路の橋梁に関して、既存の橋梁の大半は建造されてから年数が経過し、架け替えや補強が必要になってきている。
【0003】
このような橋梁や建造物に関して、数年に一度定期点検を行う必要があり、点検調査書類の作成などが行われている。しかしながら、道路等の橋梁点検においては、例えば、橋梁の下面などの目視点検が困難な箇所が存在する。このような点検は、一般に、大型クレーン等で乗用デッキを橋梁の下方に配置するなどの大掛かりな作業となる。このため、作業スペース、作業人員など管理コストが多大となり、多くの時間と労力を要する。
【0004】
この問題に対して、点検対象物の側方から先端にカメラが付いた装置を降ろして、点検箇所にカメラを移動させて、撮影し点検する点検装置が提案されている。例えば、特許文献1において、水平アームを点検対象物の直下に配置し、水平アーム上を走行する台車にカメラを取り付け、カメラを点検対象物の下方に移動させ、点検する点検装置が開示されている。
【0005】
また、特許文献2において、点検対象物の下方へ配置した水平アームをモータ等によって移動させることで伸縮させ、点検対象物の下方を点検する点検装置が開示されている。
【0006】
さらに、特許文献3において、複数のシリンダユニットを油圧及びワイヤによって伸縮させる伸縮ポールの昇降機構が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記特許文献1及び2において、水平アームはカメラを走行させるレールもしくは水平アームが伸縮式となっているが、カメラを走行させるレール機構もしくは水平アームを伸縮させる際の駆動装置及び伸縮機構が必要となり、その重量及び大きさが問題となり得る。特に、水平アームは、点検対象物の下側に吊下げるように配置されるため、その重量及び大きさによる作業性への影響は大きい。また、特許文献3においても、油圧機構などによりその重量及び大きさが作業性に影響し問題となり得る。
【0009】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、軽量かつコンパクトな伸縮アーム及び点検装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、相互に長手方向にスライド可能に設けられた複数のアーム部材と、前記各アーム部材を伸張させるために前記各アーム部材の長手方向に沿って張設された伸用ワイヤと、前記複数のアーム部材のうち先端のアーム部材に他端が接続されており、前記各アーム部材を収縮させるために前記各アーム部材の長手方向に沿って張設された縮用ワイヤと、前記伸用ワイヤの一端と、前記縮用ワイヤの一端とが接続され、前記伸用ワイヤおよび縮用ワイヤを相互に逆方向に巻取り或いは巻き戻すことで、前記複数のアーム部材を伸縮させるドラムと、を備えることを特徴とする伸縮アームである。
この一態様において、前記縮用ワイヤ及び伸用ワイヤに張力を付加する張力付加手段を更に備えていてもよい。
この一態様において、前記複数のアーム部材は、第1〜第nアームを含み、前記第1アームの先端にはワイヤローラが設けられており、前記第2〜第(n−1)アームの各両端にはワイヤローラが夫々設けられており、前記伸用ワイヤは前記第1及び第(n−1)アームのワイヤローラにより張設され、他端が前記第nアームの前記ドラム側の端部に接続されていてもよい。
他方、上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定部材に保持される保持手段と、前記保持手段に連結され上下方向に伸縮する上下伸縮アームと、前記上下伸縮アームの下端に取付けられ水平方向へ伸縮する、上記記載の伸縮アームと、前記伸縮アームに取付けられ、点検対象物を撮影する撮影手段と、を備えることを特徴とする点検装置であってもよい。
この一態様において、前記ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記上下伸縮アームを駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、軽量かつコンパクトな伸縮アーム及び点検装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】本発明の一実施の形態に係る点検装置の概略的な構成を示す正面図である。
【
図2】本発明の一実施の形態に係る点検装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【
図3A】架台を欄干に固定する方法を説明するための図である。
【
図3B】架台を欄干に固定する方法を説明するための図である。
【
図3C】架台を欄干に固定する方法を説明するための図である。
【
図4】本発明の一実施の形態に係る水平アームの側面図である。
【
図5】
図4に示す水平アームを直線A−Aで切断した際の断面図である。
【
図6】水平ドライブの内部を示す図であり、
図4に示す水平ドライブを拡大した拡大図である。
【
図7】
図6に示す水平ドライブを直線B−B切断した際の断面図である。
【
図8A】
図5に示す水平アームのa部分を拡大した部分拡大図であり、水平アーム内における縮用及び伸用ワイヤの状態を示す図である。
【
図8B】
図5に示す水平アームのb部分を拡大した部分拡大図であり、水平アーム内における縮用及び伸用ワイヤの状態を示す図である。
【
図9】6mの点検距離を5本のアームからなる水平アームを伸張させる場合を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態に関して図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は本発明を実施にあたっての一例であり、技術的に様々な限定がされているが、特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【0014】
図1は、本発明の一実施の形態に係る点検装置の概略的な構成を示す正面図である。
図2は、本実施の形態に係る点検装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【0015】
本実施の形態に係る点検装置1は、橋の欄干100などに固定される架台2と、架台2に取り付けられた保持ユニット3と、保持ユニット3に保持された垂直ロッド4と、保持ユニット3の上部に取り付けられた垂直ドライブ5と、垂直ロッド4の下端部に取付けられ水平方向に延在する水平アーム6と、水平アーム6の一端に取り付けられた水平ドライブ7と、水平アーム6の他端に取り付けられた雲台8と、雲台8に取り付けられたカメラ9と、垂直ドライブ5及び水平ドライブ7を操作するための操作部10と、垂直ドライブ5及び水平ドライブ7を制御する制御装置11と、を備えている。点検対象物は、例えば、道路の橋梁などの構造物である。
【0016】
架台2は、保持手段の一具体例であり、橋梁の欄干100などを挟み込む保持部21と、保持部21及び保持ユニット3が取付けられるフレーム部22と、を有している。例えば、
図3A及びBに示すように、保持部21を引掛けるように架台2を欄干100に吊下げ、その後、
図3Cに示すように保持部21を欄干100の幅に調整し固定する。このように、架台2を簡易に橋梁の欄干100などに取付けることができる。なお、上述した架台2の構成は一例であり、これに限らず、架台2を適切に固定できれば任意の構成が適用可能である。
【0017】
なお、
図3A乃至Cにおいて説明を簡易にするために架台2から水平アーム6が取り外されている。しかしながら、実際には、垂直ロッド4の下端に水平アーム6が取付けている状態で上述した架台2の取付け作業を行われる。この場合、特に、水平アーム6の重量(モーメント荷重)及び大きさが上記架台2の取付け作業に大きく影響する。したがって、本実施の形態に係る水平アーム6のように、小型軽量かつコンパクトに構成することで、上記架台2の取付け作業性を大幅に改善することができる。
【0018】
保持ユニット3は、垂直ロッド4を保持する機能を有しており、架台2に連結されている。
垂直ロッド4は、上下伸縮アームの一具体例であり、例えば、複数の垂直アーム41を相互に上下方向へスライドさせることで伸縮する多段伸縮式アームとして構成されている。例えば、先端の垂直アーム41にはワイヤ(不図示)の一端が接続されており、ワイヤの他端は垂直ドライブ5に接続されている。垂直ロッド4は、垂直ドライブ5から繰り出させるワイヤの長さに応じて伸縮するように構成されている。
【0019】
垂直ロッド4は、垂直ドライブ5から繰り出されるワイヤの長さに応じて、その自重力で伸張する。一方で、垂直ドライブ5がワイヤを巻き取ることで、垂直ロッド4は収縮する。なお、上記垂直ロッド4の構成は一例であり、これに限らず、上下方向へ伸縮可能であれば任意の構成が適用可能である。例えば、垂直ロッド4は、後述する水平アーム6と同様の構成としてもよい。
【0020】
垂直ドライブ5は、保持ユニット3の上部に取り付けられており、垂直ロッド4に接続されたワイヤを、モータ(不図示)などにより垂直ドラム(不図示)を回転させ垂直ドラムに巻取る。これにより垂直ロッド4は収縮する。
【0021】
制御装置11は、例えば、点検対象物上の作業者による操作部10の操作に応じて制御信号を垂直ドライブ5に出力する。垂直ドライブ5は、制御装置11から出力される制御信号に応じて垂直ドラムの巻取りを行い、垂直ロッド4を収縮させる。
【0022】
水平アーム6は、伸縮アームの一具体例であり、垂直ロッド4の下端に固定されている。水平アーム6は、垂直ロッド4と同様に、多段伸縮式の複数のアーム(アーム部材の一具体例)で構成されている。以下、水平アーム6が3本の第1乃至第3アーム61、62、63で構成される3段伸縮アームの場合について説明する。しかしながら、水平アーム6を構成するアームの本数はこれに限定されるものではなく、例えばアームが2本あるいは4本以上の場合でも同様の作用及び効果を奏する。
【0023】
図4は、本実施の形態に係る水平アームの側面図である。
図5は、
図4に示す水平アームを直線A−Aで切断した際の断面図である。
図4に示すように、水平アーム6の一端には水平ドライブ7が取り付けられている。また、
図5に示すように、水平ドライブ7に内蔵された水平ドラム71には、2本のワイヤ72、73が夫々接続されており、水平ドラム71は各ワイヤ72、73を巻取り、送出す。
【0024】
図6は、水平ドライブの内部を示す図であり、
図4に示す水平ドライブを拡大した拡大図である。
図7は、
図6に示す直線B−B切断した際の断面図である。
【0025】
図6及び
図7に示す如く、水平ドラム71に巻かれている一方のワイヤは水平アーム6を収縮させるための縮用ワイヤ72であり、他方のワイヤは水平アーム6を伸張させるための伸用ワイヤ73である。これら縮用ワイヤ72と伸用ワイヤ73はそれぞれ逆方向から巻かれている。水平ドラム71は、モータ(駆動手段の一具体例)74により減速機構75を介して回転駆動される。
【0026】
例えば、
図6及び7に示す水平ドラム71が時計回りに回転した場合、伸用ワイヤ73は水平ドラム71に巻き取られ、縮用ワイヤ72は水平ドラム71から送り出される。逆に、水平ドラム71が反時計回りに回転した場合、伸用ワイヤ73は水平ドラム71から送り出され、縮用ワイヤ72は水平ドラム71に巻取られる。ここで、水平ドラム71に巻き取られるワイヤの長さと送出されるワイヤの長さとが、常時同一となるように構成されている。
【0027】
図8Aは、
図5に示す水平アームのa部分を拡大した部分拡大図であり、水平アーム内における縮用及び伸用ワイヤの状態を示す図である。
図8Bは、
図5に示す水平アームのb部分を拡大した部分拡大図であり、水平アーム内における縮用及び伸用ワイヤの状態を示す図である。
【0028】
第2アーム62の水平ドライブ7側の端部には、伸用ワイヤ73が掛かるワイヤローラ62a、62bが回転可能に設けられている。また、第2アーム62及び第3アーム63の雲台8側の先端部には、伸用ワイヤ73が掛かるワイヤローラ61a、62cが回転可能に夫々設けられている。
【0029】
ここで、伸用ワイヤ73の張設方法について、詳細に説明する。伸用ワイヤ73は、第1乃至第3アーム61、62、63を伸張させるために、第1乃至第3アーム61、62、63の長手方向に沿って張設されている。
【0030】
伸用ワイヤ73は、水平ドラム71から第1アーム61の長手方向に沿って第1アーム61の外側を通り、第1アーム61の先端に固定されたワイヤローラ61aに掛かり水平ドラム71側に折り返す。折り返した伸用ワイヤ73は、第1アーム61の長手方向に沿って第1アーム61の内側を通り第2アーム62に固定されたワイヤローラ62aに掛かり先端側に折り返す。このとき、伸用ワイヤ73はワイヤローラ62bにより第2アーム62の外面に沿うように押さえつけられる。折り返した伸用ワイヤ73は、第2アーム62の長手方向に沿って第2アーム62の外側を通り第2アーム62に固定されたワイヤローラ62cに掛かり水平ドラム71側に折り返す。折り返した伸用ワイヤ73の端部は、第3アーム63の長手方向に沿って第3アーム63の外側を通り第3アーム63の水平ドラム71側の端部に形成された穴部63bに接続されている。
【0031】
上記のように張設された伸用ワイヤ73は、水平ドラム71が時計回りに回転し、水平ドラム71に巻き取られると、第1アーム61の先端側のワイヤローラ61aを介して、第2アーム62の水平ドラム71側のワイヤローラ62aが、先端側に引っ張られる。同時に、第2アーム62の先端側のワイヤローラ62cを介して、第3アーム63の水平ドラム71側の穴部63bが、先端側に引っ張られる。これにより、第1アーム61に対して第2及び第3アーム62、63が夫々スライドし伸張することで、水平アーム6全体は伸張する。
【0032】
次に、縮用ワイヤ72の張設方法について詳細に説明する。縮用ワイヤ72は、第1乃至第3アーム61、62、63を収縮させるために第1乃至第3アーム61、62、63の長手方向に沿って張設されている。
【0033】
縮用ワイヤ72は一端が水平ドラム71に接続され、他端が水平アーム6の内部を通り第3アーム63の先端部に接続されている。このように配設された縮用ワイヤ72は、水平ドラム71が反時計回りに回転し、水平ドラム71に巻き取られると、第3アーム63が水平ドラム71側に引っ張られる。同時に、第2アーム62は、第3アーム63を介して水平ドラム71側に引っ張られる。これにより、第1アーム61に対して第2及び第3アーム62、63が収縮することで、水平アーム6全体は収縮する。このように、2本の縮用ワイヤ72及び伸用ワイヤ73と1つの水平ドラム71とを用いた簡易かつ小型軽量な構成で、水平アーム6のアーム長を自在に伸縮させることができる。
【0034】
なお、本実施の形態において、水平ドラム71が時計回りに回転すると水平アーム6は伸張し、水平ドラム71が反時計回りに回転すると水平アーム6は収縮する構成であるが、これに限らず、逆の動作を行う構成であってもよい。すなわち、水平ドラム71が時計回りに回転すると水平アーム6は収縮し、水平ドラム71が反時計回りに回転すると水平アーム6は伸張する構成であってもよい。
【0035】
また、縮用ワイヤ72と伸用ワイヤ73を同一の水平ドラム71に逆方向に巻いている。したがって、縮用ワイヤ72は、伸用ワイヤ73が巻き取られる同じ長さだけ送り出され、逆に伸用ワイヤ73は収縮ワイヤ72が巻き取られる同じ長さだけ送出される。これにより、張設されたワイヤテンションを安定させることができるため、水平アーム6の伸縮動作を安定させることができる。
【0036】
さらに、第1アーム61の先端部には、第2アーム62の外面上に接触し転動するガイドローラ61bが一対設けられている。また、第2アーム62の水平ドライブ7側の端部には、第1アーム61の内面に接触し転動するガイドローラ62dが一対設けられている。さらに、第2アーム62の先端部には、第3アーム63の外面に接触し転動するガイドローラ62eが一対設けられている。第3アーム63の水平ドライブ7側の端部には、第2アーム62の内面に接触し転動するガイドローラ63aが一対設けられている。これにより、第1、第2及び第3アーム61、62、63同士のガタツキを抑えるとともに、安定したスライド動作が可能となる。
【0037】
制御装置11は、例えば、点検対象物上の作業者による操作部10の操作に応じて制御信号を水平ドライブ7に出力する。水平ドライブ7は、制御装置11から出力される制御信号に応じて水平ドラム71の巻取り及び送出しを行い、水平アーム6を伸縮させる。
【0038】
上述のように、水平アーム6を多段伸縮式として、1つのドラムと2本のワイヤ72、73で伸縮を行う簡易かつ小型軽量な構成とすることで、水平アーム6自体の小型軽量化を容易に図ることができ、さらに、アーム長を自在に変更できる。なお、上記説明では、水平アーム6を水平に配置し用いているが、これに限らず、垂直方向に配置し用いてもよい。例えば、水平アーム6を垂直に固定し、その先端部に設けられたカメラにより点検作業などを行っても良い。このように、水平アーム6は、上記一実施の形態に限定されず、広く適用可能である。
【0039】
次に、
図9を用いて、6mの点検距離を必要とした場合の一例について説明する。ここで、6mの点検距離を5本のアーム81〜85からなる水平アーム80を伸張させる場合を想定する。また、垂直ロッド4の中心から外装のアーム81の端部までの距離Aを0.8m、この外装のアーム81に繋がる各アーム82〜85を伸ばしたときの各アーム82〜85の長さBを1.3m、アーム81〜85同士のラップ量Dを0.3mとする。
【0040】
この場合、6mの点検距離の場合でも、水平アーム80を構成する各アーム81〜85の長さを1.6m程度に抑えることができる。このため、水平アーム80全体を収縮させた状態でも水平アームの全長を2m程度に抑えることができ、コンパクトな収納、運搬等が可能となる。
【0041】
このように、容易に設置を行うことができ、水平アーム80の長さを自在に変更できるだけでなく、収納時等にはその長さをコンパクトに縮めることができる。
【0042】
カメラ9は、撮影手段の一具体例であり、例えば、CCDカメラ、CMOSカメラなどが用いられており、点検対象物の下面などを撮影することができる。カメラ9により撮影された撮影画像は、例えば、液晶ディスプレイ装置や有機ELディスプレイ装置などの表示装置12に出力され、表示される。これにより、例えば、ユーザは橋梁の下面などの目視点検が困難な箇所でも、カメラに撮影された撮影画像を表示装置12の画面上で確認することで、容易に点検作業を行うことができる。
【0043】
操作部10は、ユーザ操作可能なタッチパネル、スイッチ、キー、ボタン、音声入力部などの任意の入力装置を有しており、ユーザの操作入力に応じた操作信号を制御装置11に出力する。
【0044】
制御装置11は、操作部10から出力された操作信号に応じて、垂直ドライブ5、及び水平ドライブ7に対して制御信号を出力することで、垂直ドライブ5、及び水平ドライブ7の動作を制御する。
【0045】
ユーザは、操作部10を操作することで、制御装置11を介して、垂直ドライブ5、及び水平ドライブ7の動作を操作し、カメラ9の垂直及び水平位置を容易かつ自在に操作することができる。
【0046】
なお、制御装置11は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)11a、CPU11aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)からなるメモリ11b、外部と信号の入出力を行うインターフェイス部(I/F)11c、などからなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。CPU11a、メモリ11b、及びインターフェイス部11cは、データバス11dなどを介して相互に接続されている。
【0047】
以上、本実施の形態に係る点検装置1によれば、水平アーム6を1つのドラムと2本のワイヤ72、73で伸縮する簡易かつ小型軽量な構成とすることで、水平アーム6自体の小型軽量化を図ることができ、さらに、アーム長を自在に変更できる。すなわち、水平アーム6及び点検装置1を軽量かつコンパクトな構成とすることができる。
【0048】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【0049】
例えば、上記実施の形態において、水平アーム6にはカメラ9が設けられる構成であるが、これに限らず、例えば、測定センサなどの水平アーム6を伸縮させて位置調整を行う任意の物を設けることが可能である。
【0050】
また、上記実施の形態において、縮用ワイヤ72及び伸用ワイヤ73に張力を付加する張力付加装置(張力付加手段の一具体例)を設けても良い。張力付加装置は、例えば、縮用ワイヤ72に接触し転動するローラ部材と、ローラ部材を付勢するバネ部材と、で構成されている。これにより、縮用ワイヤ72のワイヤテンションをより安定させることができるため、水平アーム6の伸縮動作をより安定させることができる。