【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブルを牽引しつつ前進・後進移動するケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種の管路の内部状態を点検するために、管内を前進・後進して管路内状態を探査する自走式の探査装置が知られている。（例えば特許文献１参照）
また、このような自走式の探査装置は、魚眼レンズ付きカメラと照明装置を搭載して、走行する管内を照らしながら管内の全体を撮像し、損傷等の異常を探査するものであり、撮影された画像をケーブルを介して地上に送信するよう構成されている。
【０００３】
そのために、給電や通信のためのケーブルを牽引しながら管内を走行することになり、探査装置が前進する時には、ケーブルを繰り出しながら前進し、探査装置が後進する時には、ケーブルを巻き戻しながら後進するように構成されている。
【０００４】
また、従来は、探査装置の走行距離に応じてケーブルを繰り出したり、巻き返したりしていた。
【０００５】
さらには、移動ロボットのケーブルの弛みを解消するためにガス噴射推進装置を備えた噴射式ケーブル処理機構が公開されている。（例えば特許文献２参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−６４２３０号公報（第１−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−２６４４８６号公報（第１−５頁、第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１に記載の管路検査装置では、管径の大小に対応して管路の左右方向に拡開縮小する走行台車を備えると共に、上下方向に伸縮移動するカメラを配設することで、管径の大小に係らずに対応可能な走行台車と、常に管路の中心部に位置するカメラを備える構成の検査装置を提供することを目的としており、ケーブルが接続された状態で走行する該検査装置の走行性等については何等考慮されていない。
【０００８】
一般に、地下に埋設される管内を探査する探査装置は、地上に設置される電源装置からの給電のためにケーブルが接続されている。また該ケーブルには、給電以外にも、制御装置との通信のためやモニタへの送信のための信号線が内臓されていて、太い一本のケーブルとして走行台車に接続されている。
【０００９】
そのために、前記走行台車は太いケーブルを牽引しながら前進・後進することになり、探査装置の安定した走行を妨げるという問題があった。
【００１０】
また、ケーブルの弛みを検知して、該ケーブルの弛みを解消するためにガス噴射推進装置を備えた特許文献２に記載の例では、ケーブルの弛みを検知するためのカメラと画像処理装置等を必要とし、また、ケーブルの弛みを解消するためのガス噴射装置が必要であるが、このような装置を管の内径が数十ｃｍ程度の小さいパイプ内に設置することは極めて困難で、且つ設備も複雑となる。
【００１１】
本発明の目的は、ケーブルを牽引しつつ前進・後進する走行体が、前進の際には牽引しているケーブルが走行負荷とならず、後進の際には牽引しているケーブルが邪魔にならず、踏みつけることもないように構成して、楽に走行することができるケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、ケーブルを牽引しつつ前進・後進するケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置であって、前記ケーブルロボットが前進する際には、ケーブルリールから前記ケーブルを繰り出しながら移動し、後進する際には、前記ケーブルをケーブルリールに巻上げながら移動すると共に、ケーブルのテンションに応じてケーブルの繰り出し速度又は巻上げ速度を制御する制御手段を設け、ケーブルロボットの前進・後進時におけるケーブルの負荷又は弛みを制御するようにしたことを特徴としている。
【００１３】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、ケーブルロボットが前進する際には、牽引しているケーブルの張力が緩んでいて走行時の負荷とはならない。また、ケーブルロボットが後進する際には、ケーブルに引っ張られながら走行することになり、該ケーブルの張力により走行を助ける構成となり、楽に前進・後進することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記ケーブルの弛み変動に応じて揺動するテンションバーを設け、この揺動する範囲を、前記ケーブルに張力を付与する付勢領域と、前記ケーブルに張力を付与しないフリー領域とに分配して、該フリー領域においてケーブル繰り出しを行い、付勢領域においてケーブル巻上げを行うことを特徴としている。
【００１５】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、ケーブルの張力が低いフリー状態でケーブルロボットを走行させることができると共に、ケーブルの張力を常に一定の張力値に制御する必要がないために、制御しない時間帯を設けることが可能となり張力制御が簡単となる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、前記テンションバーを回動自在な腕部材に装着すると共に前記ケーブルに当接するように載置して、ケーブルの張力が減少して緩むと前記テンションバーが下降し、ケーブルが引っ張られると前記テンションバーが上昇する構成とし、前記テンションバーが最下点から所定量上昇するまではフリー領域であって、所定量上昇した後で初めて前記テンションバーを押圧して付勢領域を構成する付勢部材を設けると共に、前記テンションバーの移動を検知する検知部材を設けたことを特徴としている。
【００１７】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、テンションバーの位置を検出するだけで、ケーブルを緩めたり、引っ張ったりする制御を行うことができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、前記ケーブルリールを正逆転するモータを備え、該モータの駆動を前記検知部材より検知されるテンションバーの位置により制御すると共に、前記モータの駆動をトルクリミッターを介して伝達する構成としたことを特徴としている。
【００１９】
上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、検出されるテンションバーの位置によりケーブルの張力を正確に判定して、ケーブルを緩めたり、引っ張ったりする制御を行うことができると共に、急激な張力変動が生じても、トルクリミッターによりモータ駆動を空回りさせることでモータの損傷を防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置の実施の形態について、図１から図７に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置が適用される管内探査装置を管内に配設したところを示す概略説明図である。図２はケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置の側面図を示す。図３は付勢部材のフリー位置から付勢位置への移動変化を示す概略説明図である。図４はフリー領域と付勢領域とを示す模式図である。図５は本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置の全体斜視図である。図６は管内探査装置の全体側面図である。図７には本発明に係る制御手段の一構成例を示す。
【００２２】
図１には下水管等の管内を探査する管内探査装置Ｍを管Ｔ１内に挿入して、該管内探査装置Ｍが牽引するケーブルＫを巻き取るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置３０を示している。
【００２３】
ケーブルＫはケーブルリール３１から引き出され、軸３３Ａ回りに回動自在な腕部材３３の先端に装着されたテンションバー３２の下を通過して、ガイドローラ５０，５１を経由して地中の管Ｔ１内を走行するケーブルロボットである管内探査装置Ｍに接続されている。
【００２４】
図６により本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置が適用される管内探査装置Ｍについて説明する。１は略円筒形のケーシングであり、２はケーシング１の先端部に配設されるカメラである。カメラ２は魚眼レンズ２ａを備えており、該レンズの周囲には複数の照明用ランプ２ｂが配設されている。また、魚眼レンズ２ａや照明用ランプ２ｂを覆う透明カバー３が装着されている。
【００２５】
キャタピラー２１を備える走行体２０上にリンク機構５を介して、ケーシング１とレーダー装置１０が装着されており、大きな径の管Ｔ２内を探査する時には、リンク機構５が伸ばされた状態となり、小さな径の管内を探査する時には、リンク機構５が縮められた状態となる。このリンク機構５の伸縮を螺子棒６を回転させることで行う構成とし、人力で前記螺子棒６を回すよう設定したが、別の駆動モータを装着して、前記螺子棒６を回転さすことで自動的に伸縮する構成とすることも可能である。
【００２６】
走行体２０は、走行モータＭ２により駆動ギヤ２２を回転し、該駆動ギヤ２２と従動ギヤ２３間に架け渡されているキャタピラー２１を回転させて、前進・後進する構成である。前記駆動ギヤ２２と従動ギヤ２３とキャタピラー２１とは、フレーム２４の左右両側に配設されていて、台車状の走行体２０を一体的に構成している。
【００２７】
また、該走行体２０と、カメラ２と、レーダー装置１０とはリンク機構５を介して一体的に構成され管内探査装置Ｍを形成している。
【００２８】
レーダー装置１０はレーダー部材が収容されているレーダーボックス本体１０Ａと、該ボックス本体の左右両側の前後に配設される計４個のガイドローラ１１と、上部カバー１４とを備えている。
【００２９】
管内探査装置Ｍは、魚眼レンズ２ａ付きカメラ２により、照明用ランプ２ｂを点灯して、走行する管内を照らしながら管内の全体を撮像し、損傷等の異常を探査すると共に、レーダー装置１０により、地中に埋設された管Ｔ２の上部に位置する空洞部Ｈを探査することができるものである。また、カメラ２により撮影された画像やレーダー信号等をケーブルＫを介して地上に送信するよう構成されている。
【００３０】
カメラ２は魚眼レンズ２ａにより管内の全面を撮影する構成であるので、管内の中心軸に位置する必要がある。そのために、管Ｔ２の内径の中心に応じた位置に前記カメラ２が位置するように、リンク機構５を伸縮させる。
【００３１】
前記リンク機構５の操作によりカメラ２を、探査する管Ｔ２の中心位置に設定した時には、レーダー装置１０は、管Ｔ２の上部内面より低い位置にあるよう設計されている。
【００３２】
カメラ２が管Ｔ２の中心に位置するまで、リンク機構５を螺子棒６を介して伸縮させた時に、前記レーダー装置１０はまだ管の上部内面から離れている。その後で、巻取モータＭ１を駆動して巻取ローラＲからワイヤーＷを繰り出すことで揺動アーム部材１２を揺動し、前記レーダー装置１０を、ガイドローラ１１が管の上部内面に当接する位置まで、上昇させるよう構成されているがここでは詳述しない。
【００３３】
その状態で管内を前進走行させながら、管内の損傷等を魚眼レンズ２ａにて探査すると共に、レーダー装置１０により管の上部の空洞部Ｈを探査するものである。その際に、モータ駆動のための給電線Ｋ１や信号線Ｋ２等がまとめられたケーブルＫをひきずりながら前進するために、管内探査装置Ｍの前進に合わせてケーブルＫを送り出すように構成することが好適である。
【００３４】
また、所定距離の探査が終了すると、管内探査装置Ｍを一旦後進させて、マンホール孔から取り出して次のマンホール孔から再度挿入して次の管内探査を実行する。この時に、前記レーダー装置１０を下降端まで降下させた状態で後進させると、管内探査装置Ｍの走行負荷が減少し、楽に後進走行することができる。
【００３５】
この後進走行は、キャタピラー２１を逆回転させて積極的に走行駆動してもよいし、また、ケーブルＫを巻き戻す力で管内探査装置Ｍを引き出すように構成してもよい。いずれにしても、レーダー装置１０を下降させた状態で管内探査装置Ｍを引き出す構成であるので、キャタピラー２１以外に管壁と接触する部分がなく、楽に走行することができる。
【００３６】
また、前進しながら管内を探査している最中でも、カメラ２により管内に障害物が在ることを検知すると、地上からの制御によりレーダー装置１０を一旦下降させて、前記障害物を避けることができる。
【００３７】
上記したように、管内探査装置Ｍが管内を前進する際には、ケーブルＫの張力を小さく保つように、ケーブルＫを繰り出しながら前進することが好適である。また、管内探査装置Ｍが管内を後進する際には、ケーブルＫの張力を高くして牽引しながら後進することが好適である。
【００３８】
次に、図２から図５によりケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置３０の具体的な構成について説明する。
【００３９】
ケーブルＫを巻き取るケーブルリール３１は、支軸３１Ａが本体フレーム３０Ａに回転自在に装着されていて、モータ４３によりチェーン４２を介して回転駆動される構成である。
【００４０】
管内探査装置Ｍと接続されているケーブルＫは、ガイドローラ４０上を通過して、腕部材３３と共に支軸３３Ａ回りに回動自在なテンションバー３２の下側に当接して、ガイドローラ３７を経由してケーブルリール３１に巻回されている。
【００４１】
この時に、４１はガイドローラ４０の両側に立設した回転ローラであって、ケーブルＫがガイドローラ４０から落ちないようにガイドしている。また、３８はケーブルリール３１に巻回されるケーブルＫの巻回位置を規定するガイドローラであり、回転軸３９に沿ってケーブルリール３１の軸方向にトラバースするように左右に摺動する案内ガイドである。
【００４２】
管内探査装置Ｍが前進する際には、ケーブルＫを繰り出すが、この時には、ケーブルＫの張力を小さくして管内探査装置Ｍの走行時の負荷とならないようにすることが大事である。そのために、管内探査装置Ｍの走行に応じて引っ張られようとするケーブルＫの挙動を検知して、前記ケーブルリール３１を駆動してケーブルＫを送り出すように構成した。
【００４３】
本発明においては、ケーブルＫに張力が加わると、テンションバー３２が押し上げられるようにして、この上昇動きを検知するために、支軸３３Ａに配設するギヤ３４の回転角度を検出するセンサＳ１を備える構成とした。該センサＳ１としては、ギヤ３４の歯の送りを検出する光電センサでもよいし、または、前記ギヤ３４と噛合うギヤを備えるポテンショメータや支軸３３Ａに装着するポテンショメータにより支軸３３Ａの回転角度を検出する構成としてもよく、特に限定するものではない。
【００４４】
また、図３に示すように、テンションバー３２の可動範囲を図３（ａ）に示す最下点位置から図３（ｂ）に示す中間位置までの範囲と、図３（ｂ）に示す位置から図３（ｃ）に示す位置との間に２分割して、図３（ａ）の最下点位置から図３（ｂ）の中間位置までは、付勢部材であるコイルばね３５が係合しない構成としフリー領域を形成して、図３（ｂ）の位置から図３（ｃ）に示す最上位の位置まではコイルばね３５が腕部材３３に係合して、下向きに押え付ける方向に付勢する構成とし付勢領域を形成した。ここで３６は、コイルばね３５の初期位置を規定するストッパーガイドであり、該ストッパーガイド３６とコイルばね３５とで付勢部材を構成している。
【００４５】
前記フリー領域と付勢領域について図４に示す模式図により説明する。ケーブルＫの弛みに応じて揺動するテンションバー３２の可動範囲を、位置ａから位置ｂを経由して位置ｃまでとした。ケーブルＫが最も弛んだ状態Ｋａでは、前記テンションバー３２は位置ａの最下点にある。この状態から徐々にケーブルＫが引っ張られていって、前記テンションバー３２を上方に揺動した時、ケーブルＫがＫｂまで上昇して前記テンションバー３２が位置ｂまで揺動した時に始めて、付勢部材３５Ａによる付勢力が付与される構成とした。つまり位置ａから位置ｂまでの間は付勢部材３５Ａの付勢力が付与されないフリー領域Ｆとなる。
【００４６】
前記テンションバー３２が位置ｂからさらに上方に揺動する範囲は、ケーブルＫが少し引っ張られた状態のＫｂからさらに強く引っ張られた状態Ｋｃまでの変位に応じて、付勢部材３５Ａによる付勢力に抗して揺動する範囲となり、その付勢力に応じた張力がケーブルＫに付与される付勢領域を形成する。つまり、テンションバー３２の揺動範囲が位置ｂから位置ｃまでは付勢領域Ｇである。
【００４７】
そのために、管内探査装置Ｍが前進する際には、ケーブルＫを送り出すモータ４３の回転速度を、前記テンションバー３２の位置が図４の位置ａから位置ｂまでのフリー領域Ｆ間にあるように制御することができる。このように制御することで、ケーブルＫの張力を小さく保つと共に、ケーブルＫの弛みを制御することができ、前記管内探査装置Ｍの走行時の負荷とならないようにすることができる。
【００４８】
また、管内探査装置Ｍが後進する際には、ケーブルＫを巻き上げるが、この時に前記管内探査装置Ｍの走行を援助するために、張力を上げて前記管内探査装置Ｍを牽引するような構成とした。そのために、テンションバー３２の位置を図４の位置ｂから位置ｃの付勢領域Ｇ間にあるように、モータ４３の回転速度を制御する。
【００４９】
このように制御することで、ケーブルＫを所定の張力で引っ張る構成とすることができ、前記管内探査装置Ｍを後進させて引き出す際に、その走行を援助することができる。
【００５０】
また、テンションバー３２の最下位点と最上位点を予め設定しておき、管内探査装置Ｍが前進する際に、テンションバー３２が最下位点となるとケーブルＫの繰り出しを停止する構成とし、余分な緩みを付与しないように構成するとより好適である。また、後進の際に、テンションバー３２が最上位点となるとケーブルＫの巻上げを停止する構成とし、余分な張力を付与しないように構成するとさらに好適である。
【００５１】
さらに、モータ４３の駆動部にトルクリミッター４４を装着し、過大な張力が付加された場合には、モータとの連結を解除してそれ以上無理に引っ張らないような構成として、モータ４３の破損を防止する構成とした。
【００５２】
４５は制御箱であり、ケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置３０を駆動する際の、ケーブル繰り出しやケーブル巻上げの選択スイッチや電源スイッチ等を搭載したものである。
【００５３】
ここで、図７によりモータ４３の回転方向と回転速度を制御する構成とした一実施例について説明する。ケーブルＫのテンションに応じて揺動するテンションバー３２の変位量をポテンショメータ４６にて検知する。この信号をテンションコントロール回路４７に送信し、該テンションコントロール回路４７からのテンション信号と指令回路４８からの指令信号とから、制御手段の中核となるモータドライバー４９によりモータ４３を制御する構成である。
【００５４】
指令回路４８は、モータ４３の起動と停止、それにケーブル繰り出しか巻上げかのモータ回転方向を指令する信号を発するものであり、これらのポテンショメータ４６とテンションコントロール回路４７と指令回路４８とモータドライバー４９とでモータ４３を制御する制御手段を構成している。
【００５５】
管内探査装置Ｍが前進する際には、前記指令回路４８はケーブルＫを繰り出す信号を発しており、ポテンショメータ４６がテンションバー３２の変位を検知すると、該テンションバー３２の変位位置がフリー領域であっても、直ちにモータドライバー４９がモータ４３を駆動する構成としている。
【００５６】
そのために、前記管内探査装置Ｍが前進する際に、ケーブルＫに大きな張力が付加されることがない。
【００５７】
また、管内探査装置Ｍが後進する際には、前記指令回路４８はケーブルＫを巻上げる信号を発しており、ポテンショメータ４６がテンションバー３２の変位を検知すると、該変位量によりケーブルＫに付加される張力を算出し、該テンションバー３２の変位位置が付勢領域の適当な範囲内にあるように、モータドライバー４９がモータ４３の回転速度を制御する構成としている。
【００５８】
そのために、前記管内探査装置Ｍが後進する際に、ケーブルＫに適当な張力が付加された状態で、管内探査装置Ｍを牽引することができる。
【００５９】
上記のように構成したので、本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置３０を備えた管内探査装置Ｍは、前進の際には、小さな張力を維持した状態でケーブルＫを繰り出しながら走行でき、後進の際には、所定幅内の張力を維持したままケーブルＫを巻上げながら無理なく楽に、ケーブルを踏み付けることなく走行することができる。
【００６０】
ケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置３０は、上記した管内探査装置Ｍに特に限定されるものではなく、ケーブルを牽引しながら前進・後進する走行体全般に適用可能なものである。
【００６１】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、ケーブルロボットが前進する際には、牽引しているケーブルの張力を小さくして緩ませており、走行時の負荷とはならない。また、ケーブルロボットが後進する際には、ケーブルに所定の張力を付加して前記ケーブルロボットを引っ張りながら走行させることになり、該ケーブルの張力により走行を助ける構成となり、楽に前進・後進することができる。
【００６２】
また、ケーブルの弛み変動に応じて揺動するテンションバーを設け、この揺動する範囲を、前記ケーブルに張力を付与する付勢領域と、前記ケーブルに張力を付与しないフリー領域とに分配して、該フリー領域においてケーブル繰り出しを行う構成としたので、張力制御が簡単となる。
【００６３】
さらに、ケーブルの張力により揺動するテンションバーの位置を検出するだけで、ケーブルを緩めたり、引っ張ったりする制御を行うことができ、ケーブルの張力を最適な値とすることができる。また、急激な張力変動が生じても、トルクリミッターによりモータ駆動を空回りさせることでモータの損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置が適用される管内探査装置を管内に配設したところを示す概略説明図である。
【図２】ケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置の側面図を示す。
【図３】付勢部材のフリー位置から付勢位置への移動変化を示す概略説明図である。
【図４】フリー領域と付勢領域を示す模式図である。
【図５】本発明に係るケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置の全体斜視図である。
【図６】管内探査装置の全体側面図である。
【図７】本発明に係る制御手段の一構成例を示す。
【符号の説明】
３０ ケーブルロボットのケーブル繰り出し・巻上げ装置
３１ ケーブルリール
３２ テンションバー
３３ 腕部材
３３Ａ 支軸
３５ コイルばね（付勢部材）
３６ ストッパーガイド
４２ チェーン
４３ モータ
４４ トルクリミッター
４９ モータドライバー（制御手段）
Ｆ フリー領域
Ｇ 付勢領域
Ｍ 管内探査装置（ケーブルロボット）
Ｋ ケーブル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cable feeding / winding device of a cable robot that moves forward and backward while pulling a cable.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a self-propelled exploration device that moves forward and backward in a pipe to search for a state inside the pipe in order to check an internal state of various pipes is known. (For example, see Patent Document 1)
In addition, such a self-propelled exploration device is equipped with a camera with a fish-eye lens and an illuminating device, captures an image of the entire inside of a running tube while illuminating the inside of the tube, and searches for abnormalities such as damage. The image is transmitted to the ground via a cable.
[0003]
For this reason, it will travel in the pipe while pulling the cable for power supply and communication, and when the probe moves forward, it advances while pulling out the cable, and when the probe moves backward, it moves backward while rewinding the cable It is configured as follows.
[0004]
Conventionally, the cable has been extended or wound back according to the traveling distance of the exploration apparatus.
[0005]
Furthermore, an injection-type cable processing mechanism provided with a gas injection propulsion device in order to eliminate slack of a cable of a mobile robot has been disclosed. (For example, see Patent Document 2)
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-64230 (pages 1-4, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-264486 (pages 1-5, FIG. 2)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the pipeline inspection apparatus described in Patent Document 1 includes a traveling vehicle that expands and contracts in the left-right direction of the pipeline according to the size of the pipe diameter, and a camera that expands and contracts vertically. The purpose of the present invention is to provide an inspection apparatus having a configuration that includes a traveling cart that can handle the pipes regardless of the diameter of the pipes and a camera that is always positioned at the center of the pipeline. No consideration is given to the running property of the inspection apparatus.
[0008]
2. Description of the Related Art Generally, an exploration device for exploring the inside of a pipe buried underground is connected to a cable for power supply from a power supply device installed on the ground. In addition to the power supply, the cable has a built-in signal line for communication with the control device and transmission to the monitor, and is connected to the traveling vehicle as a single thick cable.
[0009]
For this reason, the traveling vehicle travels forward and backward while pulling a thick cable, and there is a problem in that the traveling device hinders stable traveling.
[0010]
Further, in the example described in Patent Literature 2 including a gas injection propulsion device for detecting the slack of the cable and eliminating the slack of the cable, a camera and an image processing device for detecting the slack of the cable are provided. It requires a gas injection device to eliminate the slack of the cable, but it is extremely difficult to install such a device in a small pipe with an inner diameter of about several tens of cm, and equipment Is also complicated.
[0011]
An object of the present invention is to provide a traveling body that moves forward and backward while pulling a cable.If the cable being pulled does not become a running load when moving forward, and the cable being pulled becomes an obstacle when moving backward. Another object of the present invention is to provide a cable feeding / winding device of a cable robot which can be configured to be able to travel easily without being configured to be stepped on.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a cable unwinding / winding device of a cable robot that moves forward and backward while pulling a cable, and when the cable robot moves forward, a cable reel is used. When the cable is moved while being pulled out, and when moving backward, the cable is moved while being wound up on a cable reel, and a control means for controlling a cable feeding speed or a winding speed according to the tension of the cable is provided, and a cable robot is provided. The present invention is characterized in that the load or slack of the cable during forward or backward movement is controlled.
[0013]
According to the invention according to claim 1 having the above configuration, when the cable robot moves forward, the tension of the pulled cable is loose and the load does not become a load during traveling. In addition, when the cable robot moves backward, the cable robot travels while being pulled by the cable, so that the tension of the cable assists the traveling, and the cable robot can easily move forward and backward.
[0014]
The invention according to claim 2 is provided with a tension bar that oscillates according to the slack change of the cable, and sets the oscillating range to an urging region that applies tension to the cable, and does not apply tension to the cable. The cable is distributed to the free area, the cable is fed out in the free area, and the cable is wound up in the biasing area.
[0015]
According to the invention according to claim 2 having the above configuration, the cable robot can be run in a free state where the cable tension is low, and it is not necessary to always control the cable tension to a constant tension value. In addition, it is possible to provide a non-control time zone, and the tension control is simplified.
[0016]
The invention according to claim 3 is that the tension bar is mounted on a rotatable arm member and placed so as to abut on the cable, and when the tension of the cable is reduced and loosened, the tension bar is lowered, The tension bar rises when the cable is pulled, and is a free area until the tension bar rises a predetermined amount from the lowest point, and is pressed and urged only after the tension bar rises a predetermined amount. An urging member constituting the region is provided, and a detecting member for detecting the movement of the tension bar is provided.
[0017]
According to the invention according to claim 3 having the above configuration, it is possible to perform control of loosening or pulling the cable only by detecting the position of the tension bar.
[0018]
The invention according to claim 4 includes a motor that rotates the cable reel forward and backward, and controls the drive of the motor by a position of a tension bar detected by the detection member, and drives the motor via a torque limiter. It is characterized in that it is configured to transmit.
[0019]
According to the invention according to claim 4 having the above-described configuration, it is possible to accurately determine the tension of the cable based on the detected position of the tension bar, to perform control of loosening or pulling the cable, and to perform sudden control. Even if there is a large fluctuation in tension, the motor can be prevented from being damaged by idling the motor drive by the torque limiter.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a cable feeding / winding device of a cable robot according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a state in which an in-pipe exploration apparatus to which a cable feeding and winding apparatus of a cable robot according to the present invention is applied is disposed in a pipe. FIG. 2 is a side view of the cable feeding / winding device of the cable robot. FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a change in the movement of the urging member from the free position to the urging position. FIG. 4 is a schematic diagram showing the free area and the urging area. FIG. 5 is an overall perspective view of the cable feeding and winding device of the cable robot according to the present invention. FIG. 6 is an overall side view of the in-pipe exploration device. FIG. 7 shows a configuration example of the control means according to the present invention.
[0022]
FIG. 1 shows a cable feeding / winding device 30 of a cable robot that inserts an in-pipe exploration device M for exploring the inside of a pipe such as a sewer pipe into a pipe T1, and winds a cable K pulled by the in-pipe exploration apparatus M. I have.
[0023]
The cable K is pulled out from the cable reel 31, passes under a tension bar 32 attached to a tip of an arm member 33 rotatable around an axis 33A, and passes through a guide roller 50, 51 into an underground pipe. It is connected to an in-pipe exploration device M which is a cable robot traveling in T1.
[0024]
Referring to FIG. 6, a description will be given of an in-pipe exploration device M to which the cable feeding and winding device of the cable robot according to the present invention is applied. Reference numeral 1 denotes a substantially cylindrical casing, and reference numeral 2 denotes a camera disposed at the tip of the casing 1. The camera 2 has a fisheye lens 2a, and a plurality of illumination lamps 2b are arranged around the lens. Further, a transparent cover 3 that covers the fisheye lens 2a and the illumination lamp 2b is mounted.
[0025]
The casing 1 and the radar device 10 are mounted on the traveling body 20 having the caterpillar 21 via the link mechanism 5, and when the inside of the pipe T2 having a large diameter is searched, the link mechanism 5 is in an extended state, When exploring the inside of a pipe having a diameter, the link mechanism 5 is in a contracted state. The expansion and contraction of the link mechanism 5 is performed by rotating the screw rod 6, and the screw rod 6 is set to be rotated manually. However, by attaching another drive motor, the screw rod 6 is rotated. It is also possible to adopt a configuration that automatically expands and contracts.
[0026]
The traveling body 20 is configured to rotate forward and backward by rotating a driving gear 22 by a traveling motor M2 and rotating a caterpillar 21 bridged between the driving gear 22 and a driven gear 23. The drive gear 22, the driven gear 23, and the caterpillar 21 are disposed on the left and right sides of the frame 24, and integrally form the carriage 20.
[0027]
Further, the traveling body 20, the camera 2, and the radar device 10 are integrally formed via a link mechanism 5 to form an in-pipe exploration device M.
[0028]
The radar device 10 includes a radar box main body 10A in which a radar member is accommodated, four guide rollers 11 disposed in front and rear on both left and right sides of the box main body, and an upper cover 14.
[0029]
The in-pipe exploration apparatus M turns on the illumination lamp 2b by the camera 2 with the fish-eye lens 2a, takes an image of the entire inside of the running pipe while illuminating the inside of the running pipe, searches for abnormalities such as damage, and uses the radar device 10 to detect the ground. The cavity H located above the pipe T2 buried therein can be detected. Further, it is configured to transmit an image captured by the camera 2, a radar signal, and the like to the ground via the cable K.
[0030]
Since the camera 2 has a configuration in which the entire surface of the inside of the tube is photographed by the fisheye lens 2a, the camera 2 needs to be positioned at the central axis in the tube. For this purpose, the link mechanism 5 is expanded and contracted so that the camera 2 is located at a position corresponding to the center of the inner diameter of the tube T2.
[0031]
When the camera 2 is set to the center position of the tube T2 to be searched by operating the link mechanism 5, the radar device 10 is designed to be lower than the upper inner surface of the tube T2.
[0032]
When the link mechanism 5 is extended and retracted via the screw rod 6 until the camera 2 is located at the center of the tube T2, the radar device 10 is still separated from the upper inner surface of the tube. Thereafter, the winding motor M1 is driven to draw out the wire W from the winding roller R to swing the swing arm member 12, and the radar device 10 is moved to a position where the guide roller 11 abuts on the upper inner surface of the pipe. , But will not be described in detail here.
[0033]
In this state, while moving forward in the pipe, damage in the pipe is detected by the fish-eye lens 2a, and the radar device 10 also searches the upper cavity H of the pipe. At this time, in order to move forward while dragging the cable K in which the power supply line K1 and the signal line K2 for driving the motor are gathered, the cable K may be sent out in accordance with the advance of the in-pipe detection device M. It is suitable.
[0034]
When the search for the predetermined distance is completed, the in-pipe detection device M is once moved backward, taken out from the manhole hole, and inserted again from the next manhole hole to execute the next in-pipe search. At this time, if the radar device 10 is moved backward while descending to the descending end, the traveling load of the in-pipe detection device M is reduced, and the vehicle can travel backward easily.
[0035]
In this backward traveling, the caterpillar 21 may be reversely rotated to positively drive the traveling, or the intra-pipe detection device M may be pulled out by a force for unwinding the cable K. In any case, since the in-pipe exploration device M is pulled out with the radar device 10 lowered, there is no portion other than the caterpillar 21 that comes into contact with the pipe wall, and the vehicle can travel easily.
[0036]
In addition, even when the camera 2 detects the presence of an obstacle in the pipe while moving forward and exploring the inside of the pipe, the radar apparatus 10 may be temporarily lowered by control from the ground to avoid the obstacle. it can.
[0037]
As described above, when the in-pipe inspection device M advances in the pipe, it is preferable to advance while pulling out the cable K so as to keep the tension of the cable K small. Further, when the in-pipe exploration device M moves backward in the pipe, it is preferable to increase the tension of the cable K and move backward while towing.
[0038]
Next, a specific configuration of the cable feeding / winding device 30 of the cable robot will be described with reference to FIGS.
[0039]
The cable reel 31 on which the cable K is wound has a support shaft 31A rotatably mounted on the main body frame 30A, and is configured to be rotationally driven by a motor 43 via a chain.
[0040]
The cable K connected to the in-pipe exploration device M passes over the guide roller 40 and abuts on the lower side of the tension bar 32 that is rotatable around the support shaft 33A together with the arm member 33, thereby causing the guide roller 37 to move. It is wound around the cable reel 31 via the cable.
[0041]
At this time, 41 is a rotating roller provided upright on both sides of the guide roller 40, and guides the cable K so as not to fall off the guide roller 40. Reference numeral 38 denotes a guide roller for defining a winding position of the cable K wound around the cable reel 31. The guide roller slides left and right along the rotation shaft 39 so as to traverse in the axial direction of the cable reel 31. It is.
[0042]
When the in-pipe exploration apparatus M moves forward, the cable K is drawn out. At this time, it is important to reduce the tension of the cable K so as not to become a load when the in-pipe exploration apparatus M runs. For this purpose, the behavior of the cable K which is to be pulled in accordance with the travel of the in-pipe inspection device M is detected, and the cable K is sent out by driving the cable reel 31.
[0043]
In the present invention, when tension is applied to the cable K, the tension bar 32 is pushed up, and in order to detect this upward movement, a sensor S1 for detecting a rotation angle of a gear 34 provided on the support shaft 33A is provided. A configuration was provided. The sensor S1 may be a photoelectric sensor that detects the feed of the teeth of the gear 34, or detects the rotation angle of the support shaft 33A by using a potentiometer having a gear meshing with the gear 34 or a potentiometer mounted on the support shaft 33A. The configuration may be such that there is no particular limitation.
[0044]
Also, as shown in FIG. 3, the movable range of the tension bar 32 is a range from the lowest point position shown in FIG. 3A to the intermediate position shown in FIG. 3B, and a position shown in FIG. From the lowest point in FIG. 3A to the intermediate position in FIG. 3B, a coil spring 35 as an urging member is engaged. A direction in which the coil spring 35 engages with the arm member 33 from the position shown in FIG. 3B to the uppermost position shown in FIG. And a biasing region is formed. Here, reference numeral 36 denotes a stopper guide for defining an initial position of the coil spring 35, and the stopper guide 36 and the coil spring 35 constitute an urging member.
[0045]
The free area and the urging area will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG. The movable range of the tension bar 32 that swings according to the slack of the cable K is set from the position a to the position c via the position b. When the cable K is in the most slack state Ka, the tension bar 32 is at the lowest point of the position a. When the cable K is gradually pulled from this state and the tension bar 32 swings upward, when the cable K rises to Kb and the tension bar 32 swings to the position b, the urging is started. The configuration is such that the urging force by the member 35A is applied. That is, the free area F in which the urging force of the urging member 35A is not applied from the position a to the position b.
[0046]
The range in which the tension bar 32 swings further upward from the position b depends on the urging force of the urging member 35A according to the displacement from Kb in a state where the cable K is slightly pulled to Kc in a state where the cable K is further strongly pulled. It becomes a range in which the cable K swings in opposition, and forms a biasing area where a tension corresponding to the biasing force is applied to the cable K. That is, the swing range of the tension bar 32 is the biasing region G from the position b to the position c.
[0047]
Therefore, when the in-pipe detecting device M moves forward, the rotation speed of the motor 43 for sending out the cable K is adjusted so that the position of the tension bar 32 is between the free areas F from the position a to the position b in FIG. Can be controlled. By controlling as described above, the tension of the cable K can be kept small, and the slack of the cable K can be controlled, so that the pipe exploration device M can be prevented from becoming a load during traveling.
[0048]
Further, when the in-pipe exploration apparatus M moves backward, the cable K is wound up. In this case, in order to assist the traveling of the in-pipe exploration apparatus M, the tension is increased to pull the in-pipe exploration apparatus M. did. For this purpose, the rotational speed of the motor 43 is controlled such that the position of the tension bar 32 is between the biasing regions G from the position b to the position c in FIG.
[0049]
By controlling in this way, the cable K can be pulled with a predetermined tension, and the traveling can be assisted when the in-pipe exploration device M is pulled backward and pulled out.
[0050]
In addition, the lowest point and the highest point of the tension bar 32 are set in advance, and when the in-pipe detection device M moves forward, when the tension bar 32 becomes the lowest point, the feeding of the cable K is stopped. It is more preferable to configure so as not to give any looseness. It is more preferable that the winding of the cable K is stopped when the tension bar 32 reaches the uppermost point when the vehicle moves backward, so that no extra tension is applied.
[0051]
Further, a torque limiter 44 is mounted on the drive unit of the motor 43, and when excessive tension is applied, the connection with the motor is released to prevent the motor 43 from being forcibly pulled. It was configured to prevent this.
[0052]
Reference numeral 45 denotes a control box on which a switch for selecting a cable feeding or cable winding and a power switch for driving the cable feeding / winding device 30 of the cable robot are mounted.
[0053]
Here, an embodiment in which the rotation direction and the rotation speed of the motor 43 are controlled with reference to FIG. 7 will be described. The amount of displacement of the tension bar 32 that swings according to the tension of the cable K is detected by the potentiometer 46. This signal is transmitted to the tension control circuit 47, and the motor 43 is controlled by the motor driver 49, which is the core of the control means, based on the tension signal from the tension control circuit 47 and the command signal from the command circuit 48.
[0054]
The command circuit 48 issues signals for instructing the start and stop of the motor 43 and the direction of rotation of the motor to feed or wind up the cable. These potentiometers 46, the tension control circuit 47, the command circuit 48, and the motor driver 49 Constitute a control means for controlling the motor 43.
[0055]
When the in-pipe exploration device M moves forward, the command circuit 48 issues a signal for feeding out the cable K. When the potentiometer 46 detects the displacement of the tension bar 32, the displacement position of the tension bar 32 is in the free area. However, the motor driver 49 drives the motor 43 immediately.
[0056]
Therefore, a large tension is not applied to the cable K when the in-pipe inspection device M moves forward.
[0057]
When the in-pipe detection device M moves backward, the command circuit 48 generates a signal for winding the cable K. When the potentiometer 46 detects the displacement of the tension bar 32, the signal is added to the cable K based on the displacement amount. The motor driver 49 controls the rotation speed of the motor 43 so that the displacement of the tension bar 32 is within an appropriate range of the urging region.
[0058]
Therefore, when the in-pipe exploration apparatus M moves backward, the in-pipe exploration apparatus M can be pulled in a state where an appropriate tension is applied to the cable K.
[0059]
With the above configuration, the in-pipe exploration device M including the cable feeding / winding device 30 of the cable robot according to the present invention can travel while feeding the cable K while maintaining a small tension when moving forward. On the other hand, when the vehicle travels in the reverse direction, it is possible to run the cable K easily and easily without stepping on the cable while winding up the cable K while maintaining the tension within the predetermined width.
[0060]
The cable feeding / winding device 30 of the cable robot is not particularly limited to the above-described in-pipe exploration device M, but can be applied to all traveling bodies that move forward and backward while pulling the cable.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the cable robot moves forward, the tension of the cable being pulled is reduced and loosened, and the cable does not become a load during traveling. Further, when the cable robot moves backward, the cable robot applies a predetermined tension to the cable and travels while pulling the cable robot, and the cable tension assists the traveling, so that the cable robot can easily move forward and backward. it can.
[0062]
In addition, a tension bar that swings according to the slack change of the cable is provided, and the swinging range is divided into an urging region that applies tension to the cable and a free region that does not apply tension to the cable. Since the cable is fed in the free area, tension control is simplified.
[0063]
Further, only by detecting the position of the tension bar that swings due to the tension of the cable, control of loosening or pulling the cable can be performed, and the tension of the cable can be set to an optimum value. Further, even if a sudden change in tension occurs, the motor can be prevented from being damaged by idling the motor drive by the torque limiter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a state in which an in-pipe exploration apparatus to which a cable unwinding and winding apparatus of a cable robot according to the present invention is applied is disposed in a pipe.
FIG. 2 shows a side view of a cable feeding / winding device of the cable robot.
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing a change in movement of a biasing member from a free position to a biasing position.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a free area and an energizing area.
FIG. 5 is an overall perspective view of a cable feeding / winding device of the cable robot according to the present invention.
FIG. 6 is an overall side view of the in-pipe exploration device.
FIG. 7 shows a configuration example of a control unit according to the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 30 Cable feeding / winding device 31 of cable robot 31 Cable reel 32 Tension bar 33 Arm member 33A Support shaft 35 Coil spring (biasing member)
36 Stopper guide 42 Chain 43 Motor 44 Torque limiter 49 Motor driver (control means)
F Free area G Energized area M In-pipe exploration device (cable robot)
K cable
