JP2009074236A - Self-traveling device in pipe body - Google Patents
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Description
本発明は、下水管等の管体内を自走しながら管体内面の撮影、清掃等々の各種作業を行う管体内自走装置に関する。 The present invention relates to a tubular self-propelled device that performs various operations such as photographing and cleaning of the inner surface of a tubular body while self-propelled in a tubular body such as a sewer pipe.
従来から下水管、送風管等々の管体内を検査したり、清掃する目的から管体内を自走する自走装置が種々提案されている。
特開平5−202557号には、下水管体内の汚泥を除去するための吸引ノズルを搭載した車体と、車体の両側部に配置されたゴムクローラ(キャタピラ)と、を備えた下水等の清掃作業車が開示されている。管体内面は清掃作業車の進行方向である軸方向と直交した方向に湾曲しているため、両ゴムクローラの向きを平坦面上を走行するのに適した鉛直方向に設定しておくと、湾曲した管体内面とゴムクローラの外周面とが広い面積で密着できず、安定した走行が困難となる。このため、両ゴムクローラを車体の両側方に設けたヒンジによって内外方向へ回動自在に軸支し、更に両ゴムクローラ間に配置した油圧シリンダによって両ゴムクローラをハ字状に外方向へ回動させることにより、管体内面の曲率に対応したゴムクローラの傾斜角度(拡開角度)を得るようにしている。
Conventionally, various self-propelled devices that self-propelled in the pipes have been proposed for the purpose of inspecting and cleaning the pipes such as sewage pipes and blower pipes.
JP-A-5-202557 discloses a cleaning operation for sewage and the like provided with a vehicle body equipped with a suction nozzle for removing sludge in the sewage pipe and rubber crawlers (caterpillars) disposed on both sides of the vehicle body. A car is disclosed. Since the inner surface of the tubular body is curved in a direction perpendicular to the axial direction that is the traveling direction of the cleaning work vehicle, the direction of both rubber crawlers is set to a vertical direction suitable for traveling on a flat surface, The curved inner surface of the tubular body and the outer peripheral surface of the rubber crawler cannot be in close contact with each other over a wide area, and stable running becomes difficult. For this reason, both rubber crawlers are pivotally supported inward and outward by hinges provided on both sides of the vehicle body, and further, both rubber crawlers are rotated outward in the shape of a letter C by a hydraulic cylinder disposed between both rubber crawlers. By moving it, the inclination angle (expansion angle) of the rubber crawler corresponding to the curvature of the inner surface of the tube body is obtained.
下水管等の管体内は狭いために管体内を自走しつつ清掃作業を行う車体は可能な限り小型、且つシンプルな構成であることが好ましいが、車体に油圧シリンダを搭載すると部品点数の増大による大型化、高重量化を避けることができない。また、両ゴムクローラ間に油圧シリンダを配置するとゴムクローラ間隔の減縮に限界があり、車体幅の小型化に限界が生じるために小型の管体内を走行させることが難しくなるという問題があった。
また、自走装置が通過する管径、管体内面の湾曲率が変化する場合には、油圧シリンダを用いて予め設定されたゴムクローラの傾斜角度では対応できなくなり、安定した走行が困難となる。このため、管径や湾曲率が変化する度に、自走装置を回収してゴムクローラの傾斜角度を設定し直す必要が生じ、自走装置を用いた作業性が著しく低下する原因となる。
In addition, when the diameter of the tube through which the self-propelled device passes and the curvature of the inner surface of the tube body change, it is not possible to cope with the inclination angle of the rubber crawler set in advance using a hydraulic cylinder, and stable traveling becomes difficult. . For this reason, it is necessary to collect the self-propelled device and reset the inclination angle of the rubber crawler every time the tube diameter and the curvature change, which causes a significant decrease in workability using the self-propelled device.
以上のように、管体内を自走するための一対のキャタピラを備えた従来の自走装置は、管体内面の曲率に応じた角度にキャタピラを拡開させるための動力源として油圧シリンダを備えている。しかし、車体に油圧シリンダを搭載すると、部品点数の増大による大型化、高重量化を避けることができない。また、両ゴムクローラ間に油圧シリンダを配置するため、車体幅が大型化するという問題があった。また、管径、管体内面の湾曲率が変化する場合には、その度に、自走装置を回収してゴムクローラの傾斜角度を設定し直す必要が生じ、自走装置を用いた作業効率が著しく低下する原因となっていた。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、車体により支持されたキャタピラをハ字状に拡開させるための駆動手段を車体に配置することによる部品点数の増大、大型化を招くことなく、車体の重量に応じてキャタピラをハ字状に拡開させることにより、管径や管体内面の湾曲率の変化に柔軟に追随して、管体内面にキャタピラ周面を安定して密着させつつ走行することが可能な管体内自走装置を提供することを目的としている。
As described above, the conventional self-propelled device including a pair of caterpillars for self-propelled in the pipe includes a hydraulic cylinder as a power source for expanding the caterpillar to an angle corresponding to the curvature of the inner surface of the pipe. ing. However, when a hydraulic cylinder is mounted on the vehicle body, an increase in size and weight due to an increase in the number of parts cannot be avoided. In addition, since the hydraulic cylinder is disposed between both rubber crawlers, there is a problem that the vehicle body width increases. In addition, each time the pipe diameter and the curvature of the inner surface of the pipe body change, it is necessary to collect the self-propelled device and reset the inclination angle of the rubber crawler, and work efficiency using the self-propelled device Was the cause of a significant drop.
The present invention has been made in view of the above, without increasing the number of parts by arranging the driving means for expanding the caterpillar supported by the vehicle body in the shape of a letter C, and without causing an increase in size. By expanding the caterpillar in a C shape according to the weight of the car body, flexibly following changes in the tube diameter and the curvature of the inner surface of the tube body, and stably keeping the caterpillar circumferential surface in close contact with the inner surface of the tube body It aims at providing the self-propelled device in a pipe which can run.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、管体内面に一対のキャタピラを接地させた状態で軸方向に走行する管体内自走装置であって、車体と、該車体に設けた2つの軸支部と、該各軸支部により夫々内外方向へ揺動自在に支持され且つ前記キャタピラを回転自在に支持したキャタピラユニットと、を備え、平坦面上に前記各キャタピラユニットを載置した際には各キャタピラユニットは平行姿勢となる一方で、前記管体の軸方向と前記各キャタピラユニットが平行となるように前記管体内底面に前記各キャタピラユニットを載置した際には前記車体から前記各軸支部に加わる荷重によって前記各キャタピラユニットは前記管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開することを特徴とする。
両キャタピラユニットは車体によって内外方向へ自由に揺動(回動)するように構成されているため、車体から加わる荷重によって平行な姿勢からハ字形に拡開した姿勢まで変化することができる。格別の駆動手段を用いてキャタピラユニットを傾斜させるわけではないので、装置全体の大型化を回避できる。また、キャタピラユニットの傾斜角度を固定するわけではないので、走行中に管体内面の条件が種々変化したとしてもそれに追従して各キャタピラユニットの傾斜角度を個別に変化させて安定走行を継続させることができる。つまり、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a tubular self-propelled device that travels in an axial direction with a pair of caterpillars in contact with the inner surface of the tubular body, and includes a vehicle body and 2 provided on the vehicle body. When the caterpillar unit is placed on a flat surface, the shaft support unit is supported by each of the shaft support units so as to be swingable inward and outward, and rotatably supports the caterpillar. While each caterpillar unit is in a parallel posture, when each caterpillar unit is placed on the bottom surface of the tubular body so that the axial direction of the tubular body and each caterpillar unit are parallel to each other, Each of the caterpillar units expands in a C shape corresponding to the curvature of the bottom surface of the tubular body by a load applied to the shaft support portion.
Since both the caterpillar units are configured to freely swing (turn) inward and outward by the vehicle body, they can be changed from a parallel posture to a widened posture by a load applied from the vehicle body. Since the caterpillar unit is not inclined by using a special driving means, it is possible to avoid an increase in the size of the entire apparatus. In addition, since the inclination angle of the caterpillar unit is not fixed, even if the conditions of the inner surface of the tube change variously during traveling, the inclination angle of each caterpillar unit is individually changed to continue stable traveling. be able to. That is, it is possible to travel in a state where the inclination angle of one caterpillar unit and the other caterpillar unit is different.
請求項2の発明は、請求項1において、前記キャタピラユニットは、前記軸支部により内外方向へ揺動自在に軸支されたベース部材と、該ベース部材によって回転自在に軸支された少なくとも2個のスプロケットと、該各スプロケットによってエンドレスに張設されたキャタピラと、何れか一つのスプロケットを駆動するために前記前記ベース部材に支持されたモータと、を備えていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記各支持軸は、前記車体に固定した支持ベースに設けられていることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2において、前記各支持軸には夫々揺動部材が内外方向へ揺動自在に支持され、該各揺動部材は前記キャタピラユニットの前記ベース部材に固定されていることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか一項において、前記各キャタピラユニットは弾性部材により前記平行姿勢となるように付勢されていることを特徴とする。
平面上を走行する場合、及びキャタピラユニットに外力が加わらない場合には、平行な姿勢となるように構成することにより、初期姿勢への復帰が容易となる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the caterpillar unit includes at least two base members pivotally supported by the shaft support portion so as to be swingable inward and outward, and rotatably supported by the base member. Sprockets, a caterpillar stretched endlessly by the sprockets, and a motor supported by the base member to drive any one of the sprockets.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the support shafts are provided on a support base fixed to the vehicle body.
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, a swing member is supported on each of the support shafts so as to be swingable inward and outward, and each of the swing members is fixed to the base member of the caterpillar unit. It is characterized by being.
A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to fourth aspects, each of the caterpillar units is urged to be in the parallel posture by an elastic member.
When traveling on a flat surface and when no external force is applied to the caterpillar unit, it is easy to return to the initial posture by configuring the parallel posture.
以上のように本発明によれば、管体内自走装置を管体の内面に載置して走行させる際には、キャタピラユニットは車体の重量による負荷を軸支部に受けるため、自由にハ字形に拡開することができ、キャタピラの下面を管体内面に密着させて安定走行することができる。格別の油圧シリンダ等の駆動手段を用いないため、装置全体の大型化を回避できる。
仮に管体内を走行中に管体内面が部分的に変形して曲率に変化があった場合にも各キャタピラユニットは車体からの負荷によってその傾斜角度を個別に自由に変化させることができ、常に管体内面に密着した状態で走行することができる。また、同様に管径が変化することによって管体内面の曲率が変化した場合にも同様に対応することができる。しかも、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
As described above, according to the present invention, when the tubular self-propelled device is placed on the inner surface of the tubular body and traveled, the caterpillar unit receives a load due to the weight of the vehicle body on the shaft support portion. The caterpillar can be stably driven with the lower surface of the caterpillar in close contact with the inner surface of the tubular body. Since no driving means such as a special hydraulic cylinder is used, the overall size of the apparatus can be avoided.
Even if there is a change in curvature due to partial deformation of the inner surface of the tube while traveling inside the tube, each caterpillar unit can freely change its inclination angle independently by the load from the vehicle body. It can drive | work in the state closely_contact | adhered to the pipe body inner surface. Similarly, the case where the curvature of the inner surface of the tubular body is changed by changing the pipe diameter can be dealt with similarly. Moreover, it is possible to travel in a state where the inclination angle of one of the caterpillar units and the other of the caterpillar units is different.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1(a)(b)及び(c)は本発明の一実施形態に係る管体内自走装置の全体外観斜視図、キャタピラ揺動機構の構成を示す斜視図、及び駆動機構の構成説明図であり、図2はこの管体内自走装置が管体内面を自走している状態を示す図である。また、図3(a)(b)及び(c)は管体内自走装置の正面図、左側面図、及び右側面図であり、図4(a)乃至(f)はキャタピラユニットの正面図、平面図、A−A断面図、B−B断面図、C−C断面図、D−D断面図である。
管体内自走装置1は、下水管等の管体Pの内面に一対のキャタピラを接地させた状態で軸方向に走行する過程で、搭載したカメラにより管体内を撮影、点検したり、搭載した清掃手段(吸引ノズル等)によって管体内を清掃するために使用される。
管体内自走装置1は、所定以上の重量を有する車体2と、T字形の上部材5a、及び平板状の下部材5bを備え且つ車体2の底部に上部材5aを固定した略エ字形の支持ベース(車体)5と、支持ベース5の下部材5bの両側端部に夫々設けた各軸支部(ヒンジ)6により夫々内外方向(上下方向)Aへ揺動自在に支持された揺動部材10と、各揺動部材10に夫々組み付けられることにより内外方向Aへ揺動するキャタピラユニット15と、を備えている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
1 (a), (b) and (c) are perspective views showing the overall appearance of a self-propelled device according to an embodiment of the present invention, a perspective view showing a configuration of a caterpillar swing mechanism, and a configuration explanatory view of a drive mechanism. FIG. 2 is a diagram showing a state in which the self-propelled device in the tubular body is self-propelled on the inner surface of the tubular body. 3A, 3B, and 3C are a front view, a left side view, and a right side view of the tubular self-propelled device, and FIGS. 4A to 4F are front views of the caterpillar unit. , A plan view, an AA sectional view, a BB sectional view, a CC sectional view, and a DD sectional view.
The self-
The tubular self-
図示した実施形態に係る管体内自走装置1は、管内面形状測定装置として構成されており、車体2上には管体Pの内面の周方向にレーザビームを照射させて管内面を照射するレーザ光源(光照射手段)3と、このレーザ光源3により照射された管内面の表面形状を撮像するCCDカメラ(撮像手段)4と、が搭載されている。CCDカメラ4により撮像した二次元画像と車体2による位置座標に基づいて管体内面の三次元表面形状を演算する制御部(演算手段)がケーブルによって管体内自走装置1と接続されている。
キャタピラユニット15は、揺動部材10を介して軸支部6によって内外方向へ揺動自在に支持されるベース部材16と、ベース部材16の前部と後部に夫々設けた軸受部によって回転自在に軸支された少なくとも2個のスプロケット21、22と、各スプロケット21、22によってエンドレスに張設されたキャタピラ(クローラ)30と、何れか一つのスプロケット、本例では前部スプロケット21を駆動するためにキャタピラ内部に相当するベース部材16内に配置されたモータ40と、モータ40からの駆動力を駆動側スプロケット21に伝達するギヤ機構45と、モータを駆動する図示しないバッテリと、を備えている。
The tubular self-
The
車体2は、図2に示したように軸支部6に所定以上の負荷をかけることにより揺動部材10及びキャタピラユニット15を外側へ回動させることができるように、その重量を所定に設定する。
或いは、水平面上にキャタピラを接地させる際には各キャタピラ(各キャタピラユニット)が水平面に対して確実に垂直姿勢(両キャタピラユニットが確実に平行姿勢)となるように図示しない弾性部材によって各キャタピラユニットを内方へ付勢するようにしてもよい。このように、平面上を走行する場合、及びキャタピラユニットに外力が加わらない場合には、平行な姿勢となるように構成することにより、初期姿勢への復帰が容易となる。
The
Alternatively, when the caterpillar is grounded on a horizontal plane, each caterpillar unit (each caterpillar unit) is made to be in a vertical posture with respect to the horizontal plane (both caterpillar units are certainly in a parallel posture) by an elastic member (not shown). May be biased inward. In this way, when traveling on a flat surface and when no external force is applied to the caterpillar unit, it is easy to return to the initial posture by configuring the parallel posture.
各軸支部6は揺動部材10の軸10aを所定の角度範囲内で自由に内外方向Aへ正逆回動できるように支持する。また、各揺動部材10の回動範囲は、各揺動部材10が夫々支持するキャタピラユニット15を垂直(平行)に支持した姿勢から、各キャタピラユニットがハ字状に拡開する所要角度(例えば、45度)までの範囲に設定する。
即ち、平坦な水平面上に各キャタピラ30の周面を接地させた際には各キャタピラ30は鉛直方向を向いた直立姿勢を維持する一方で、管体Pの軸方向と各キャタピラの長手方向が平行となるように管体内底面に各キャタピラを載置した際には車体2から各軸支部6に加わる荷重によって各揺動部材10及びキャタピラユニット15が外方向に回動して各キャタピラを管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開させるように構成されている。
なお、揺動部材10を設けずに、軸支部6によって直接ベース部材16の一部を揺動自在に支持してもよい。
Each
That is, when the peripheral surface of each
Instead of providing the
ベース部材16は、略板状の内側片17及び外側片18と、内側片17と外側片18とを一体化する連結片19と、を備えている。キャタピラ30の内周面は連結片19の上面、及び下面に沿って摺動する。
支持ベース5の下部材5bの左右両端部に夫々揺動自在に軸支された揺動部材10は、キャタピラユニット15のベース部材16の内側に設けた切欠き16aからベース部材内部に入り込み、ベース部材16内適所にネジ止め固定される。
各スプロケット21、22は、夫々の軸部21a、22aを、ベース部材16に設けた軸受部によって回転自在に軸支されている。各モータ40は、各スプロケット21、22間であって、キャタピラ30の内周側に位置するようにベース部材16の適所に固定される。各モータ40からの駆動力は、駆動側の各スプロケット21に対してギヤ機構45を介して伝達する。
この例に係るギヤ機構45は、前方の駆動側スプロケット21を駆動するためにモータ40の出力軸に固定した駆動側の傘歯車46と、ベース部材16によって回転自在に軸支された軸47aによって軸心を固定され且つ傘歯車46と噛合する従動側の傘歯車47と、軸47aの外側端部により軸心を固定されたギヤ48と、ベース部材16に設けた軸受よって回転自在に軸支され且つギヤ48と噛合したギヤ49と、スプロケット21の軸21aの端部に軸心を固定されギヤ49と噛合するスプロケットギヤ50と、を備えている。
The
The swinging
Each
The gear mechanism 45 according to this example includes a drive-
以上の構成において、管体内自走装置1を管体Pの内面に載置して走行させる際には、キャタピラユニット15は車体2の重量による負荷を揺動部材10の軸10aに受けるため、自由にハ字形に拡開することができ、キャタピラ30の下面を管体内面に密着させて安定走行することができる。格別の油圧シリンダ等の駆動手段を用いないため、装置全体の大型化を回避できる。
仮に管体内を走行中に管体内面が部分的に変形して曲率に変化があった場合にも各キャタピラユニット15は車体2からの負荷によってその傾斜角度を個別に自由に変化させることができ、常に管体内面に密着した状態で走行することができる。また、同様に管径が変化することによって管体内面の曲率が変化した場合にも同様に対応することができる。しかも、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
In the above configuration, when the tubular self-propelled
Even if the inner surface of the tubular body is partially deformed and the curvature is changed while traveling in the tubular body, each of the
次に、図5、図6及び図7は本発明の第2の実施形態に係る管体内自走装置の説明図であり、図5は管体内を走行している状態を示す図であり、図6(a)及び(b)はキャタピラユニットの構成を示す平面図、及び側面図であり、図7(a)及び(b)は車体にキャタピラユニットを支持した状態を示す平面図、側面図である。
この実施形態に係る管体内自走装置1は、キャタピラユニット15の長手方向両端部に夫々設けた軸支部60を、車体2によって内外方向へ揺動自在に軸支した構成が特徴的である。
このキャタピラユニット15は、ベース部材16によって回転自在に支持した図示しない複数のスプロケットによってキャタピラ30を回転自在に支持し、更にスプロケットのうちの一つをベース部材16により支持した図示しないモータによって駆動する。
Next, FIG.5, FIG.6 and FIG.7 is explanatory drawing of the self-propelled apparatus in a tubular body concerning the 2nd Embodiment of this invention, FIG. FIGS. 6A and 6B are a plan view and a side view showing the configuration of the caterpillar unit, and FIGS. 7A and 7B are a plan view and a side view showing a state in which the caterpillar unit is supported on the vehicle body. It is.
The tubular self-propelled
The
図5のように管体Pの内周面にキャタピラユニット15を接地させた際に、車体2からの荷重は軸支部60に加わるため、各キャタピラユニット15はハ字形に拡開してキャタピラ周面を管体内面に密着させつつ安定して走行することが可能となる。他の作用、効果は、前記第1の実施形態と同様である。
As shown in FIG. 5, when the
1…管体内自走装置、2…車体、3…レーザ光源、4…CCDカメラ、5…支持ベース(車体)、5a…上部材、5b…下部材、6…軸支部、10…揺動部材、10a…軸、15…キャタピラユニット、16…ベース部材、17…内側片、18…外側片、19…連結片、21、22…スプロケット、21a…軸、30…キャタピラ、40…モータ、45…ギヤ機構、46…傘歯車、47…傘歯車、47a…軸、48…ギヤ、49…ギヤ、50…スプロケットギヤ、60…軸支部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
車体と、該車体に設けた2つの軸支部と、該各軸支部により夫々内外方向へ揺動自在に支持され且つ前記キャタピラを回転自在に支持したキャタピラユニットと、を備え、
平坦面上に前記各キャタピラユニットを載置した際には各キャタピラユニットは平行姿勢となる一方で、前記管体の軸方向と前記各キャタピラユニットが平行となるように前記管体内底面に前記各キャタピラユニットを載置した際には前記車体から前記各軸支部に加わる荷重によって前記各キャタピラユニットは前記管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開することを特徴とする管体内自走装置。 A self-propelled device that runs in the axial direction with a pair of caterpillars in contact with the inner surface of the tube,
A vehicle body, two shaft support portions provided on the vehicle body, and a caterpillar unit that is supported by each shaft support portion so as to be swingable inward and outward, and rotatably supports the caterpillar,
When each of the caterpillar units is placed on a flat surface, each of the caterpillar units is in a parallel posture, while each of the caterpillar units is placed on the bottom surface of the tubular body so that the axial direction of the tube is parallel to each of the caterpillar units. When the caterpillar unit is placed, each caterpillar unit expands in a C shape corresponding to the curvature of the bottom surface of the tubular body by a load applied from the vehicle body to each of the shaft support portions. apparatus.
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