特開 2023-55454 台車及びそれを備えた検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023055454

(43)【公開日】2023-04-18

(54)【発明の名称】台車及びそれを備えた検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20230411BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021164851

(22)【出願日】2021-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】320005154

【氏名又は名称】日本製鋼所Ｍ＆Ｅ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】森元 雄大

(72)【発明者】

【氏名】宇川 祐丞

【テーマコード（参考）】

2G024

【Ｆターム（参考）】

2G024AD34

2G024BA01

2G024BA11

2G024EA14

(57)【要約】

【課題】磁性体構造物の検査装置に好適な台車を提供すること。
【解決手段】一実施形態に係る台車において、第１の磁石車輪は、電磁石を含む。第１の磁石車輪を後輪として当該後輪が突起を乗り越えようとする際、第１の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、第１の磁石車輪を磁性体構造物の本体部から浮上させ、第１の磁石車輪が突起に乗り上げる。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に突起を有する磁性体構造物の前記表面を自走可能な台車であって、
前記磁性体構造物に吸着可能な第１及び第２の磁石車輪と、
前記第１及び第２の磁石車輪のそれぞれを回転駆動する第１及び第２の駆動源と、を備え、
前記第１の磁石車輪は、電磁石を含み、
前記第１の磁石車輪を後輪として当該後輪が前記突起を乗り越えようとする際、前記第１の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、前記第１の磁石車輪を前記磁性体構造物の前記表面から浮上させ、前記第１の磁石車輪が前記突起に乗り上げる、
台車。

【請求項2】

前記第２の磁石車輪は、電磁石を含み、
前記第２の磁石車輪を後輪として当該後輪が前記突起を乗り越えようとする際、前記第２の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、前記第２の磁石車輪を前記磁性体構造物の前記表面から浮上させ、前記第２の磁石車輪が前記突起に乗り上げる、
請求項１に記載の台車。

【請求項3】

前記第１及び第２の磁石車輪は、永久磁石をさらに含む、
請求項２に記載の台車。

【請求項4】

前記第１及び第２の磁石車輪において、
前記永久磁石は、車軸方向中央部に設けられており、
前記電磁石は、前記永久磁石を介して対向するように一対設けられている、
請求項３に記載の台車。

【請求項5】

前記第１及び第２の磁石車輪において、
前記電磁石は、車軸方向中央部に設けられており、
前記永久磁石は、前記電磁石を介して対向するように一対設けられている、
請求項３に記載の台車。

【請求項6】

前記第１及び第２の磁石車輪が、樹脂材料によって被覆されている、
請求項１に記載の台車。

【請求項7】

前記樹脂材料が、ウレタン樹脂である、
請求項６に記載の台車。

【請求項8】

表面に突起を有する磁性体構造物を前記表面から検査するプローブと、
前記プローブが搭載されると共に、前記磁性体構造物の前記表面を自走可能な台車と、を備えた検査装置であって、
前記台車は、
前記磁性体構造物に吸着可能な第１及び第２の磁石車輪と、
前記第１及び第２の磁石車輪のそれぞれを回転駆動する第１及び第２の駆動源と、を備え、
前記第１の磁石車輪は、電磁石を含み、
前記第１の磁石車輪を後輪として当該後輪が前記突起を乗り越えようとする際、前記第１の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、前記第１の磁石車輪を前記磁性体構造物の前記表面から浮上させ、前記第１の磁石車輪が前記突起に乗り上げる、
検査装置。

【請求項9】

前記第２の磁石車輪は、電磁石を含み、
前記第２の磁石車輪を後輪として当該後輪が前記突起を乗り越えようとする際、前記第２の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、前記第２の磁石車輪を前記磁性体構造物の前記表面から浮上させ、前記第２の磁石車輪が前記突起に乗り上げる、
請求項８に記載の検査装置。

【請求項10】

前記第１及び第２の磁石車輪は、永久磁石をさらに含む、
請求項９に記載の検査装置。

【請求項11】

前記第１及び第２の磁石車輪において、
前記永久磁石は、車軸方向中央部に設けられており、
前記電磁石は、前記永久磁石を介して対向するように一対設けられている、
請求項１０に記載の検査装置。

【請求項12】

前記第１及び第２の磁石車輪において、
前記電磁石は、車軸方向中央部に設けられており、
前記永久磁石は、前記電磁石を介して対向するように一対設けられている、
請求項１０に記載の検査装置。

【請求項13】

前記第１及び第２の磁石車輪が、樹脂材料によって被覆されている、
請求項８に記載の検査装置。

【請求項14】

前記樹脂材料が、ウレタン樹脂である、
請求項１３に記載の検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、台車及びそれを備えた検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１、２には、煙突等の高所配管を検査するため、検査対象である配管の外周面を自走可能な台車が開示されている。なお、本明細書において、配管は、煙突を含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０－０７１９７６号公報

【特許文献2】特開２００２－０８７３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発明者は、表面に突起を有する配管等の磁性体構造物の当該表面を自走可能な台車の開発に際し、様々な課題を見出した。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるだろう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施形態に係る台車において、第１の磁石車輪は、電磁石を含む。第１の磁石車輪を後輪として当該後輪が突起を乗り越えようとする際、第１の磁石車輪の磁力を一時的に小さくし、第１の磁石車輪を磁性体構造物の表面から浮上させ、第１の磁石車輪が突起に乗り上げる。

【発明の効果】

【0006】

前記一実施形態によれば、磁性体構造物の検査装置に好適な台車を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】比較例に係る台車の構成を模式的に示す側面図である。

【図2】比較例に係る台車の構成を模式的に示す側面図である。

【図3】第１の実施形態に係る台車の構成を模式的に示す斜視図である。

【図4】第１の実施形態に係る台車の構成を模式的に示す正面図である。

【図5】プラットフォームＰＦに対する磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の操舵動作を示す模式平面図である。

【図6】第１の実施形態に係る台車の動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図7】図６の時刻ｔ１における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図8】図６の時刻ｔ２における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図9】図６の時刻ｔ３における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図10】図６の時刻ｔ４における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図11】図６の時刻ｔ５における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図12】図６の時刻ｔ６における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【図13】図６の時刻ｔ７における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。

【0009】

（第１の実施形態）
＜発明者による事前検討＞
まず、図１、図２を参照して、発明者が事前に検討した比較例に係る台車の構成について説明する。図１、図２は、比較例に係る台車の構成を模式的に示す側面図である。
なお、図１、図２及びその他の図面に示した右手系ｘｙｚ直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものであって、図面間で共通である。

【0010】

図１、図２に示すように、比較例に係る台車は、プラットフォームＰＦ、一対の車輪支持部材ＷＳ１、ＷＳ２、及び一対の磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２を備えている。ここで、図１、図２には、検査対象である配管１０の断面図が示されている。図１、図２に示すように、配管１０は、複数のパイプから構成される。各パイプは、本体部１１とフランジ部１２とを含み、フランジ部１２同士が連結部材１３によって連結されている。連結部材１３は、ボルト１３ａ及びナット１３ｂを含む。ここで、配管１０は、鋼等の磁石が吸着可能な金属から構成される。図１、図２は、台車が、配管１０の長手方向（ｘ軸方向）に進行する様子を示している。

【0011】

このように、配管１０は、表面（外周面）に突起（フランジ部１２）を有する磁性体構造物である。配管１０が外周面に有する突起は、フランジ部１２に限らず、例えばスティフナ等でもよい。
比較例に係る台車は、検査対象である磁性体構造物の表面を自走可能な磁性体構造物検査装置用の台車である。検査対象である磁性体構造物は、表面に突起を有する磁性体からなる構造物であれば、何ら限定されず、例えば、煙突を含む配管、タンク等である。

【0012】

プラットフォームＰＦは、台車の本体部であって、配管を外側から検査するプローブが搭載される板状部材である。
ここで、図１には、プラットフォームＰＦに搭載されたプローブＰＲ及びプローブＰＲを支持するアームＡＲが図示されている。図１に示す例では、Ｌ字形状のアームＡＲの根元部がプラットフォームＰＦに回動可能に支持されると共に、アームＡＲの先端部にプローブＰＲが固定されている。プローブＰＲは、例えば超音波検査プローブである。図１に二点鎖線で示すように、配管１０の外周面にプローブＰＲを近付けて、超音波を照射して配管１０の肉厚測定や内部探傷等の検査を行う。なお、図２には台車のみが図示されており、プローブＰＲ及びアームＡＲは図示されていない。

【0013】

車輪支持部材ＷＳ１は、磁石車輪ＭＷ１を回転可能に支持すると共に、磁石車輪ＭＷ１をプラットフォームＰＦに連結する。同様に、車輪支持部材ＷＳ２は、磁石車輪ＭＷ２を回転可能に支持すると共に、磁石車輪ＭＷ２をプラットフォームＰＦに連結する。

【0014】

磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２は、永久磁石から構成される車輪であり、モータ等の駆動源（不図示）によって、回転駆動される。磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２は、鋼等から構成される配管１０に吸着しつつ、配管１０の外周面上を進行できる。

【0015】

図１、図２に示すように、台車がｘ軸正方向に進行する場合、磁石車輪ＭＷ１が後輪となり、磁石車輪ＭＷ２が前輪となる。反対に、台車がｘ軸負方向に進行する場合、磁石車輪ＭＷ１が前輪となり、磁石車輪ＭＷ２が後輪となる。すなわち、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２は、台車の進行方向に応じて、前輪もしくは後輪となり得る。

【0016】

ここで、図１に示すように、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２には、磁力による吸着力がｚ軸負方向に作用する。また、図１に示すように、台車がｘ軸正方向に進行する場合、前輪である磁石車輪ＭＷ２には、磁石車輪ＭＷ１の駆動トルクに応じたモーメント反力がｚ軸正方向に作用する。そのため、磁石車輪ＭＷ２には、吸着力から反力を減じた力がｚ軸負方向に作用する。従って、図２に示すように、前輪である磁石車輪ＭＷ２は、容易にフランジ部１２に乗り上げることができる。

【0017】

他方、後輪である磁石車輪ＭＷ１には、磁石車輪ＭＷ２の駆動トルクに応じたモーメント反力がｚ軸負方向に作用する。そのため、磁石車輪ＭＷ１には、吸着力に反力を加えた力がｚ軸負方向に作用する。従って、図２に示すように、後輪である磁石車輪ＭＷ１は、配管１０の本体部１１に吸着したまま浮上できず、フランジ部１２に乗り上げることができない。

【0018】

図２に示す例では、後輪である磁石車輪ＭＷ１が、配管１０の本体部１１に吸着したまま空回りしてしまい、フランジ部１２に乗り上げることができない。さらに、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の駆動トルク（図２に示す反力）に対して、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２を構成する永久磁石の磁力（図２に示す吸着力）を相対的に小さくすると、二点鎖線で示すように、前輪である磁石車輪ＭＷ２がフランジ部１２から浮上し、台車が後転してしまう。

【0019】

このように、比較例に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の駆動力を調整したり、磁力を変更したりしても、後輪が配管１０のフランジ部１２を乗り越えようとする際、後輪が配管１０の本体部１１に吸着したまま浮上できない。その結果、比較例に係る台車は、フランジ部１２を乗り越えられないという問題があった。
なお、当然のことながら、図２において、台車には鉛直下方向に重力が作用する。図２において、例えばｚ軸負方向が鉛直下方向であるが、これに限定されない。

【0020】

＜第１の実施形態に係る台車の構成＞
次に、図３、図４を参照して、第１の実施形態に係る台車の構成について説明する。図３は、第１の実施形態に係る台車の構成を模式的に示す斜視図である。図４は、第１の実施形態に係る台車の構成を模式的に示す正面図である。

【0021】

図３に示すように、第１の実施形態に係る台車は、図１に示す比較例に係る台車と同様に、プラットフォームＰＦ、一対の車輪支持部材ＷＳ１、ＷＳ２、及び一対の磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２を備えている。

【0022】

ここで、図１に示す比較例に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２が永久磁石から構成されている。これに対し、第１の実施形態に係る台車では、図４に示すように、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２が、永久磁石から構成された永久磁石部材ＰＭに加え、電磁石から構成された電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２を備えている。すなわち、第１の実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の磁力（配管１０に対する吸着力）をダイナミックに変更できる。

【0023】

プラットフォームＰＦは、台車の本体部であって、配管を外側から検査するプローブが搭載される板状部材である。図３に示すプラットフォームＰＦは、ｘｙ平面視矩形状の板状部材であるが、プローブを搭載できれば形状は限定されない。
なお、第１の実施形態に係る台車に搭載されるプローブの構成例は、例えば図１に示した比較例の場合と同様である。

【0024】

車輪支持部材ＷＳ１は、磁石車輪ＭＷ１を回転可能に支持すると共に、磁石車輪ＭＷ１をプラットフォームＰＦに連結する。同様に、車輪支持部材ＷＳ２は、磁石車輪ＭＷ２を回転可能に支持すると共に、磁石車輪ＭＷ２をプラットフォームＰＦに連結する。

【0025】

より詳細には、図３に示すように、車輪支持部材ＷＳ１、ＷＳ２のそれぞれは、プラットフォームＰＦと対向する天板と、天板の長手方向（ｙ軸方向）両端から略垂直に立ち上がった一対の側壁とを備えたｙｚ断面において角Ｕ字状の部材である。

【0026】

車輪支持部材ＷＳ１、ＷＳ２は同様の構成を有するため、車輪支持部材ＷＳ１のみについて説明する。
車輪支持部材ＷＳ１の一対の側壁は、磁石車輪ＭＷ１の車軸ＷＳＦの両端を回転可能に支持している。

【0027】

車輪支持部材ＷＳ１の天板は、プラットフォームＰＦに対し、ｚ軸に平行な回転軸を軸として回動可能に連結されている。そのため、図５に示すように、磁石車輪ＭＷ１もプラットフォームＰＦに対し、ｚ軸に平行な回転軸を軸として回動でき、本実施形態に係る台車は操舵可能である。図５は、プラットフォームＰＦに対する磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の操舵動作を示す模式平面図である。

【0028】

このように、本実施形態に係る台車は操舵可能であり、配管の長手方向に沿って前進もしくは後退するだけでなく、配管の周方向にも螺旋状に移動できる。さらに、特に限定されないが、図５に示すように、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２を同位相で操舵できる。

【0029】

磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２は、磁石から構成される車輪である。図４に示すように、磁石車輪（第１の磁石車輪）ＭＷ１は、車軸（ホイールシャフト）ＷＳＦ、永久磁石部材ＰＭ、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２、及びヨーク部材Ｙ１１、Ｙ１２、Ｙ２１、Ｙ２２を備えている。磁石車輪（第２の磁石車輪）ＭＷ２の構成も、磁石車輪ＭＷ１の構成と同様である。

【0030】

すなわち、第１の実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２が電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２を備え、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の磁力（配管１０に対する吸着力）をダイナミックに変更できる。
なお、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の一方のみが磁力をダイナミックに変更できてもよい。

【0031】

図４に示すように、磁石車輪ＭＷ１は、モータ（第１の駆動源）ＭＴによって回転駆動され、磁石車輪ＭＷ２も、磁石車輪ＭＷ１と同様に、モータ（第２の駆動源）ＭＴによって回転駆動される。
また、図示されていないが、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の外周面は、樹脂材料によって被覆されていてもよい。磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２と配管１０との間の摩擦係数を大きくすることができる。樹脂材料としては、例えばウレタン樹脂が好適である。

【0032】

以下では、磁石車輪ＭＷ１の構成の詳細について説明するが、磁石車輪ＭＷ２の構成も同様である。
永久磁石部材ＰＭは、永久磁石から構成された円板状又はリング状の部材である。永久磁石部材ＰＭは、複数に分割されていてもよい。すなわち、永久磁石部材ＰＭは、円板状又はリング状に配置された複数の永久磁石から構成されていてもよい。図４に示すように、永久磁石部材ＰＭは、磁石車輪ＭＷ１の車軸ＷＳＦの中央部に設けられている。永久磁石部材ＰＭのｙ軸方向両側には、円板状のヨーク部材Ｙ１１、Ｙ２１が設けられている。このように、永久磁石部材ＰＭは、ヨーク部材Ｙ１１、Ｙ２１によって、挟持されると共に、磁力が高められている。

【0033】

電磁石部材ＥＭ１は、環状コイルを備えた電磁石から構成されている。図４に示すように、電磁石部材ＥＭ１は、ヨーク部材Ｙ１１を介して、永久磁石部材ＰＭのｙ軸負方向側に設けられている。ここで、電磁石部材ＥＭ１のｙ軸負方向側には、円板状のヨーク部材Ｙ１２がさらに設けられている。このように、電磁石部材ＥＭ１は、ヨーク部材Ｙ１１、Ｙ１２によって、挟持されると共に、磁力が高められている。

【0034】

電磁石部材ＥＭ２は、環状コイルを備えた電磁石から構成されている。図４に示すように、電磁石部材ＥＭ２は、ヨーク部材Ｙ２１を介して、永久磁石部材ＰＭのｙ軸正方向側に設けられている。ここで、電磁石部材ＥＭ２のｙ軸正方向側には、円板状のヨーク部材Ｙ２２がさらに設けられている。このように、電磁石部材ＥＭ２は、ヨーク部材Ｙ２１、Ｙ２２によって、挟持されると共に、磁力が高められている。

【0035】

磁石車輪ＭＷ１を構成する永久磁石部材ＰＭ、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２、及びヨーク部材Ｙ１１、Ｙ１２、Ｙ２１、Ｙ２２は、車軸ＷＳＦに固定されており、車軸ＷＳＦと共に回転する。図４に示すように、磁石車輪ＭＷ１は、モータ軸ギアＭＧ及び車軸ギアＷＧを介して、モータＭＴによって回転駆動される。特に限定されないが、図４に示す例では、モータＭＴは、車輪支持部材ＷＳ１の側壁に固定されている。

【0036】

詳細には、図４に示すように、モータ軸ギアＭＧは、車輪支持部材ＷＳ１の側壁を貫通するモータＭＴの回転軸の先端部に固定されており、モータＭＴの回転軸の回転に伴って回転する。車軸ギアＷＧは、車輪支持部材ＷＳ１のｙ軸正方向側の側壁と磁石車輪ＭＷ１（すなわちヨーク部材Ｙ２２）との間に設けられており、車軸ＷＳＦに固定されている。モータ軸ギアＭＧと車軸ギアＷＧとは噛合しており、モータＭＴの回転がモータ軸ギアＭＧ及び車軸ギアＷＧを介して車軸ＷＳＦに伝達される。このような構成によって、磁石車輪ＭＷ１は、モータＭＴによって回転駆動される。

【0037】

他方、図４に示すように、車輪支持部材ＷＳ１のｙ軸負方向側の側壁と磁石車輪ＭＷ１（すなわちヨーク部材Ｙ１２）との間には、スリップリングＳＲが設けられている。スリップリングＳＲは、回転する電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２に電流を供給するための電極部材であって、リング電極Ｒ１、Ｒ２及びブラシ電極Ｂ１、Ｂ２を備える。

【0038】

図４に示すように、電気的には、リング電極Ｒ１は電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２の一端に共通に接続され、リング電極Ｒ２は電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２の他端に共通に接続されている。すなわち、リング電極Ｒ１、Ｒ２の間において、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２が並列接続されている。リング電極Ｒ１は、機械的には、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２と共に回転する。

【0039】

ブラシ電極Ｂ１、Ｂ２は、例えば車輪支持部材ＷＳ１に固定されている（図４では図示せず）。回転するリング電極Ｒ１の外周面にブラシ電極Ｂ１が当接することによって、両者が電気的に接続される。同様に、回転するリング電極Ｒ２の外周面にブラシ電極Ｂ２が当接することによって、両者が電気的に接続される。

【0040】

図４に示す例では、ブラシ電極Ｂ２及びリング電極Ｒ２を介して、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２に電流が供給され、リング電極Ｒ１及びブラシ電極Ｂ１を介して、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２から電流が排出される。当然のことながら、電流が流れる方向は適宜決定される。電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２に供給する電流量を変化させることによって、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２の磁力（すなわち磁石車輪ＭＷ１の磁力）を変化させることができる。

【0041】

ここで、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２を駆動するモータＭＴの動作及び電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２の磁力は、例えば図示しない制御部によって制御される。当該制御部は、コンピュータとしての機能を有し、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算部と、各種制御プログラムやデータ等が格納されたＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部と、を備えている。

【0042】

図４に示すように、磁石車輪ＭＷ１は、鋼等から構成される配管１０に吸着しつつ、配管１０の外周面上を進行できる。図３、図４において、台車がｘ軸正方向に進行する場合、磁石車輪ＭＷ１が後輪となり、磁石車輪ＭＷ２が前輪となる。他方、図３、図４において、台車がｘ軸負方向に進行する場合、磁石車輪ＭＷ１が前輪となり、磁石車輪ＭＷ２が後輪となる。すなわち、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２は、台車の進行方向に応じて、前輪もしくは後輪となり得る。

【0043】

なお、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２において、一対の電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２が、永久磁石部材ＰＭを介して対向配置されているが、これに限定されない。例えば、図４において、永久磁石部材ＰＭを電磁石部材に置換すると共に、一対の電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２を永久磁石部材に置換した構成でもよい。あるいは、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２のいずれか一方のみが設けられていてもよい。また、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２が、永久磁石部材ＰＭを備えず、電磁石部材のみから構成されていてもよい。

【0044】

さらに、図４に示すように、本実施形態に係る台車は、速度センサＲＥ及び傾斜センサＴＳを備えている。
速度センサＲＥは、特に限定されないが、例えばロータリエンコーダである。図４に示す例では、速度センサＲＥは、車輪支持部材ＷＳ１に回転可能に支持されている。速度センサＲＥが、配管１０に接触しながら回転することによって、台車の速度を検出できる。
図４に示すように、傾斜センサＴＳは、例えばプラットフォームＰＦに搭載されており、台車の傾斜角を検出できる。
なお、速度センサＲＥ及び傾斜センサＴＳは、必須ではない。

【0045】

以上に説明したように、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１が、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２を含み、磁石車輪ＭＷ１の磁力（配管１０に対する吸着力）をダイナミックに変更できる。後述する図９に示すように、磁石車輪ＭＷ１を後輪として当該後輪が配管１０のフランジ部１２を乗り越えようとする際、磁石車輪ＭＷ１の磁力を一時的に小さくし、磁石車輪ＭＷ１を配管１０の本体部１１から浮上させ、磁石車輪ＭＷ１がフランジ部１２に乗り上げる。そのため、本実施形態に係る台車は、磁石車輪ＭＷ１を後輪として走行する場合、フランジ部１２を乗り越えられる。

【0046】

同様に、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ２も、電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２を含み、磁石車輪ＭＷ２の磁力（配管１０に対する吸着力）をダイナミックに変更できる。磁石車輪ＭＷ２を後輪として当該後輪が配管１０のフランジ部１２を乗り越えようとする際、磁石車輪ＭＷ２の磁力を一時的に小さくし、磁石車輪ＭＷ２を配管１０の本体部１１から浮上させ、磁石車輪ＭＷ２がフランジ部１２に乗り上げる。そのため、本実施形態に係る台車は、磁石車輪ＭＷ２を後輪として走行する場合も、フランジ部１２を乗り越えられる。

【0047】

＜第１の実施形態に係る台車の動作＞
次に、図６～図１３を参照して、第１の実施形態に係る台車の動作について説明する。図６は、第１の実施形態に係る台車の動作を説明するためのタイミングチャートである。図７～図１３は、それぞれ図６に示された時刻ｔ１～ｔ７における台車の姿勢を模式的に示す側面図である。

【0048】

なお、図７～図１３では、理解を容易にするため、台車のプラットフォームＰＦ、車輪支持部材ＷＳ１、ＷＳ２、及び磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２のみが模式的に示されている。図７～図９には、図１、図２と同様に、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２に作用する吸着力及びモーメント反力が示されている。他方、図１０～図１３では、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２に作用する吸着力及びモーメント反力は省略されている。

【0049】

図６は、図７～図１３に示すように、磁石車輪ＭＷ１を後輪、磁石車輪ＭＷ２を前輪として、台車が一定速度でｘ軸正方向に走行し、フランジ部１２を乗り越える場合のタイミングチャートである。
図６には、上から順番に、磁石車輪ＭＷ１の電磁石のＯＮ／ＯＦＦ、磁石車輪ＭＷ２の電磁石のＯＮ／ＯＦＦ、台車の傾斜角θ（－９０°＜θ＜９０°）、及び台車の速度が、示されている。

【0050】

図６に示すように、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の電磁石（図４に示す電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２）は、いずれも通常はＯＮ状態である。磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の電磁石がＯＮ状態とは、図４に示す電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２に電流が供給されている状態である。他方、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の電磁石がＯＦＦ状態とは、図４に示す電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２への電流の供給が遮断された状態である。

【0051】

図６に示す傾斜角θは、水平面に対するプラットフォームＰＦの主面の角度である。図７に示すように、プラットフォームＰＦの主面が水平面と平行であれば、傾斜角θ＝０°である。例えば図８に示すように、磁石車輪ＭＷ１の位置よりも磁石車輪ＭＷ２の位置が高い場合、傾斜角θは正の値となる。反対に、例えば図１１に示すように、磁石車輪ＭＷ１の位置よりも磁石車輪ＭＷ２の位置が低い場合、傾斜角θは負の値となる。

【0052】

図６に示すタイミングチャートに沿って、詳細に説明する。
まず、図７に示す時刻ｔ１までは、傾斜角θ＝０°のまま、台車が一定速度でｘ軸正方向に走行する。図７に示す時刻ｔ１では、前輪である磁石車輪ＭＷ２がフランジ部１２に当接する。

【0053】

図７に示す時刻ｔ１から図８に示す時刻ｔ２までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１は本体部１１上をｘ軸正方向に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２はフランジ部１２を上方向（ｚ軸正方向）に進むため、徐々に傾斜角θが大きくなる。図８に示す時刻ｔ２では、磁石車輪ＭＷ２がフランジ部１２に乗り上げ、傾斜角θが最大になる。

【0054】

図８に示す時刻ｔ２から図９に示す時刻ｔ３までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１は本体部１１上をｘ軸正方向に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２はフランジ部１２上をｘ軸正方向に進むため、傾斜角θは維持される。図９に示す時刻ｔ３では、後輪である磁石車輪ＭＷ１がフランジ部１２に当接する。
図２を参照して説明したように、そのままの状態では、磁石車輪ＭＷ１を配管１０の本体部１１から浮上させることができない。すなわち、モータＭＴが駆動したまま、台車は停止する。そのため、時刻ｔ３において、台車の速度が０になる。

【0055】

本実施形態に係る台車では、モータＭＴが駆動したまま台車が停止した場合、後輪である磁石車輪ＭＷ１がフランジ部１２に当接したと判定する。そして、図６に示すように、後輪である磁石車輪ＭＷ１の電磁石を時刻ｔ３から一時的にＯＦＦ状態にする。ＯＦＦ状態の期間は、例えば１秒以内である。図９に示すように、磁石車輪ＭＷ１の電磁石を一時的にＯＦＦ状態にすると、磁石車輪ＭＷ１の吸着力が小さくなり、磁石車輪ＭＷ１を配管１０の本体部１１から浮上させることができる。

【0056】

図９に示す時刻ｔ３から図１０に示す時刻ｔ４までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１はフランジ部１２を上方向（ｚ軸正方向）に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２はフランジ部１２上をｘ軸正方向に進むため、徐々に傾斜角θが小さくなる。図１０に示す時刻ｔ４では、傾斜角θ＝０°になっている。

【0057】

図１０に示す時刻ｔ４から図１１に示す時刻ｔ５までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１はフランジ部１２上をｘ軸正方向に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２はフランジ部１２を下方向（ｚ軸負方向）に進むため、傾斜角θが０°から徐々に小さくなる。図１１に示す時刻ｔ５では、磁石車輪ＭＷ２が本体部１１に当接し、傾斜角θが最小になる。

【0058】

図１１に示す時刻ｔ５から図１２に示す時刻ｔ６までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１はフランジ部１２上をｘ軸正方向に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２は本体部１１上をｘ軸正方向に進むため、傾斜角θは最小のまま維持される。

【0059】

図１２に示す時刻ｔ６から図１３に示す時刻ｔ７までは、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１はフランジ部１２を下方向（ｚ軸負方向）に進みつつ、磁石車輪ＭＷ２は本体部１１上をｘ軸正方向に進むため、徐々に傾斜角θが大きくなり、図１３に示す時刻ｔ７において、磁石車輪ＭＷ１が本体部１１に当接し、傾斜角θ＝０°になる。
そして、図１３に示す時刻ｔ７以降は、台車が速度を維持したまま、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２が本体部１１上をｘ軸正方向に進み、傾斜角θは０°に維持される。

【0060】

以上に説明したように、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ１を後輪として走行する場合、磁石車輪ＭＷ１がフランジ部１２に当接し、台車が停止すると、図６に示すように、磁石車輪ＭＷ１の電磁石を一時的にＯＦＦ状態にする。図９に示すように、磁石車輪ＭＷ１の電磁石を一時的にＯＦＦ状態にすると、磁石車輪ＭＷ１の吸着力が小さくなり、後輪である磁石車輪ＭＷ１を配管１０の本体部１１から浮上させることができる。そのため、本実施形態に係る台車は、磁石車輪ＭＷ１を後輪として走行する場合、フランジ部１２を乗り越えられる。

【0061】

同様に、本実施形態に係る台車では、磁石車輪ＭＷ２を後輪として走行する場合、磁石車輪ＭＷ２がフランジ部１２に当接し、台車が停止すると、磁石車輪ＭＷ２の電磁石を一時的にＯＦＦ状態にする。磁石車輪ＭＷ２の電磁石を一時的にＯＦＦ状態にすると、磁石車輪ＭＷ２の吸着力が小さくなり、後輪である磁石車輪ＭＷ２を配管１０の本体部１１から浮上させることができる。そのため、本実施形態に係る台車は、磁石車輪ＭＷ２を後輪として走行する場合も、フランジ部１２を乗り越えられる。

【0062】

なお、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の吸着力が小さくできれば、磁石車輪ＭＷ１、ＭＷ２の電磁石（図４に示す電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２）をＯＦＦ状態にする必要はない。例えば、図４に示す電磁石部材ＥＭ１、ＥＭ２に供給する電流を遮断する代わりに、電流を小さくしてもよい。

【0063】

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0064】

ＡＲ アーム
Ｂ１、Ｂ２ ブラシ電極
ＥＭ１、ＥＭ２ 電磁石部材
ＭＧ モータ軸ギア
ＭＴ モータ
ＭＷ１、ＭＷ２ 磁石車輪
ＰＦ プラットフォーム
ＰＭ 永久磁石部材
ＰＲ プローブ
Ｒ１、Ｒ２ リング電極
ＲＥ 速度センサ
ＳＲ スリップリング
ＴＳ 傾斜センサ
ＷＧ 車軸ギア
ＷＳ１、ＷＳ２ 車輪支持部材
ＷＳＦ 車軸（ホイールシャフト）
Ｙ１１、Ｙ１２、Ｙ２１、Ｙ２２ ヨーク部材
１０ 配管
１１ 本体部
１２ フランジ部
１３ 連結部材
１３ａ ボルト
１３ｂ ナット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】