JP2016151644A - Selector valve, cylindrical telescopic body and propulsion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、切替弁、筒状伸縮体及び推進装置に関し、特に、配管等の管体内部の検査に好適な推進装置等に関する。 The present invention relates to a switching valve, a cylindrical expansion and contraction device, and a propulsion device, and more particularly to a propulsion device and the like suitable for an inspection inside a pipe body such as a pipe.
特許文献1に示すように、従来、空気の給排により伸長・収縮する伸縮ユニットを複数直列に連結し、ミミズの蠕動運動を模倣するように、伸縮ユニットを所定の順序で個別に伸長,収縮させることで、屈曲する管体内の内部を検査する検査装置に推進力を与える推進装置が開示されている。
As shown in
特許文献1に開示される上記推進装置では、管体内を自在に推進できる点では有用であるが、その構成上、推進速度の向上の点で限界があるという問題がある。即ち、推進装置の推進速度を上げるためには、各伸縮ユニットの気密室への空気の供給速度及び排気速度を上げる必要がある。そして、気密室への給気は、空気の圧力を高くすれば、供給速度を上げることが可能である。しかしながら、気密室からの排気は、気密室に空気を供給するチューブを介してなされるため、排気速度を向上させることができない。例えば、排気速度を向上させるために、外筒の張力を強くすることで、気密室からの空気の排出を速めることも可能であるが、張力の強化によって伸縮ユニットを所定の大きさまで膨張させる時間がかかり、推進速度を向上させる手段として採用し難い。
The propulsion device disclosed in
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、気密室へ供給された空気の排気速度を向上させることが可能な切替弁、当該切替弁を用いた伸縮ユニット及び推進装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a switching valve capable of improving the exhaust speed of the air supplied to the hermetic chamber, an expansion / contraction unit using the switching valve, and a propulsion device in order to solve the above-described problems. Objective.
上記課題を解決するための切替弁の構成として、加圧された流体が流入する第1流路と、第1流路に流入した流体により押圧されて移動自在に設けられた弁体と、第1流路に流入した流体が弁体を押圧する押圧力と拮抗するように弁体を付勢する付勢手段と、弁体に作用する流体の押圧力が付勢手段による付勢力に勝るときに第1流路に流入した流体が流れる第2流路と、弁体に作用する付勢手段の付勢力が第1流路に流入した流体の押圧力に勝るときに第2流路と連通する第3流路とを備えるので、第1流路に流入する流体の圧力に応じて第1流路と第2流路とが連通する流路と、第2流路と第3流路とが連通する流路との切替が直接的に制御されるため、電気的な他のエネルギーを用いることなく、流路切替の応答速度を向上させることができる。
上記課題を解決するための筒状伸縮体の構成として、請求項1に記載の切替弁と、軸線方向に伸縮する筒状の内筒と、内筒の両端に気密を有するようにそれぞれ取り付けられる円筒状のフランジと、内筒を覆うように被せられて、端部がフランジに気密を有するように固定され、軸線方向への伸長が規制された筒状の弾性体と、内筒と前記弾性体との間で形成される気室とを備え、第2流路の一端が気室に開口し、内筒の内周面に第3流路の一端が開口するように切替弁を設け、弁体に作用する流体の押圧力が付勢手段による付勢力に勝るときに第1流路に流入した流体が第2流路を介して気室に流入し、弁体に作用する付勢手段の付勢力が第1流路に流入した流体の押圧力に勝るときに気室の流体が第2流路及び第3流路を介して内筒の内側空間に排出されるので、気室への流体の流入や気室からの流体の流出が、第1流路に流入する流体の圧力に応じて直接的に切り替えられるため、電気的な他のエネルギーを用いることなく、流路切替の応答速度を向上させることができる。また、気室に流入した流体は、切替弁の第3流路から内筒の内側空間に直接排出されるため、気室内の流体を素早く排出することができ、筒状伸縮体の伸縮速度を向上させることができる。
上記課題を解決するための推進装置の構成として、請求項2に記載の筒状伸縮体が複数個連結された移動体と、各筒状伸縮体の第1流路に供給する圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、圧縮空気生成手段により生成された圧縮空気を各筒状伸縮体に分配する分配手段と、分配手段から各筒状伸縮体まで個別に延長し、圧縮空気生成手段で生成された圧縮空気を切替弁の第1流路に供給する空気供給管と、分配手段による各筒状伸縮体への圧縮空気の分配を制御し、各筒状伸縮体の気室に蠕動運動を模倣する所定の順序で圧縮空気を流入させる制御装置とを備えるので、移動体を構成する複数の筒状伸縮体が蠕動運動を模倣するように伸縮するため、推進力を得ることができる。また、筒状伸縮体の気室に流入した圧縮空気は、切替弁の第3流路から内筒の内側空間に直接排出されるため、気室内の圧縮空気の排気速度を向上させ、筒状伸縮体を収縮状態から伸長状態に素早く移行させるので、各筒状伸縮体の伸長速度が向上し、移動体としての推進速度を向上させることができる。
また、推進装置の他の構成として、空気供給管に連通するように設けられ、分配手段から第1流路への圧縮空気の供給が停止したときに、当該空気供給管内の空気を強制的に排気する減圧手段をさらに備えるので、切替弁の第1流路に連結される空気供給管内の空気が素早く排出されるため、切替弁の弁体がすばやく流路を切り替えるように移動できる。これにより、筒状伸縮体の伸縮速度をさらに向上させて、移動体の推進速度を向上させることができる。
また、推進装置の他の構成として、分配手段は、圧縮空気生成手段と接続され、圧縮空気生成手段から供給された圧縮空気が入力される入力ポートと、空気供給管と接続され、入力ポートに入力された圧縮空気を空気供給管を介して筒状伸縮体の第1流路に出力する出力ポートと、出力ポート内の空気を排気する排気ポートとを有する電磁弁を複数備え、
減圧手段が、排気ポートに接続されるので、切替弁の第1流路に連結される空気供給管内の空気が素早く排出されるため、切替弁の弁体がすばやく流路を切り替えるように移動できる。これにより、筒状伸縮体の伸縮速度をさらに向上させて、移動体の推進速度を向上させることができる。
As a configuration of the switching valve for solving the above problems, a first flow path into which a pressurized fluid flows, a valve body that is pressed by the fluid that has flowed into the first flow path and is movably provided, A biasing means for biasing the valve body so that the fluid flowing into the one flow path antagonizes the pressing force pressing the valve body, and the pressing force of the fluid acting on the valve body exceeds the biasing force by the biasing means The second flow path through which the fluid flowing into the first flow path flows, and the second flow path when the urging force of the urging means acting on the valve body exceeds the pressing force of the fluid flowing into the first flow path. And a third flow path that communicates with the first flow path and the second flow path according to the pressure of the fluid flowing into the first flow path, and the second flow path and the third flow path. Since the switching with the flow channel that communicates directly is controlled, the response speed of the flow channel switching is improved without using other electrical energy It can be.
As a structure of the cylindrical expansion-contraction body for solving the said subject, it attaches so that it may have airtightness in the switching valve of
As a configuration of the propulsion device for solving the above-described problem, a moving body in which a plurality of cylindrical stretchable bodies according to
Further, as another configuration of the propulsion device, the propulsion device is provided so as to communicate with the air supply pipe, and when the supply of compressed air from the distribution means to the first flow path is stopped, the air in the air supply pipe is forcibly forced. Since the pressure reducing means for exhausting is further provided, air in the air supply pipe connected to the first flow path of the switching valve is quickly discharged, so that the valve body of the switching valve can be moved so as to quickly switch the flow path. Thereby, the expansion-contraction speed of a cylindrical expansion-contraction body can further be improved, and the propulsion speed of a mobile body can be improved.
Further, as another configuration of the propulsion device, the distribution unit is connected to the compressed air generating unit, connected to the input port to which the compressed air supplied from the compressed air generating unit is input, and the air supply pipe, and is connected to the input port. A plurality of solenoid valves each having an output port for outputting the input compressed air to the first flow path of the cylindrical stretchable body via the air supply pipe, and an exhaust port for exhausting the air in the output port;
Since the pressure reducing means is connected to the exhaust port, the air in the air supply pipe connected to the first flow path of the switching valve is quickly discharged, so that the valve body of the switching valve can be moved so as to quickly switch the flow path. . Thereby, the expansion-contraction speed of a cylindrical expansion-contraction body can further be improved, and the propulsion speed of a mobile body can be improved.
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included in the invention. It is not necessarily essential to the solution, but includes a configuration that is selectively adopted.
図1は、本実施形態に係る推進装置を備えた管内検査装置1の一実施形態を示す概略構成図である。なお、以下の説明において、図中に示す矢印X1に沿う方向を管内検査装置1の進行方向とし、進行方向を前側、進行方向とは逆方向を後側として前後方向を特定する。同図に示すように、管内検査装置1は、例えば、上下水道管やガス管等の管9内の状態を検査するための検査装置2と、管9内において検査装置2を移動させる推進装置3とを備える。上述の上下水道管やガス管等の管9は、直管部や曲管部により構成されるが、本実施形態では、説明の便宜上、直管部を用いて管内検査装置1について説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of an in-
検査装置2は、管9内の状態を取得する本体部11と、本体部11を制御する制御部12とで構成される。本体部11は、管9内に光(照明)を照射する照明手段13と、管9内を撮影する撮影手段14とを備える。照明手段13及び撮影手段14は、前面が平坦状、外周が球状に形成されたケース15内に収容され、光の照射方向及び撮影方向を前方に向けて配置される。撮影手段14には、いわゆるモノクロ、カラーのビデオカメラが適用される。撮影手段14及び照明手段13は、可撓性を有するケーブル16により制御部12と接続され、撮影手段14が撮影した管9内の画像を画像データとして後述の制御部12に出力する。図2に示すように、ケース15は、後端側に後述のユニット連結体20を連結するための連結部15Aを備える。同図に示すように、連結部15Aは、ケース15の後端側の内周面を円周方向に沿って窪む内周溝19と、円周方向に沿って所定間隔を空けて端面から内周溝19に到達する円弧状の複数の切欠き18とにより構成される。
The
制御部12は、ケーブル16を介して撮影手段14及び照明手段13に電力を供給するとともに、撮影手段14から出力された画像データをモニター等の表示装置17に出力する。なお、表示装置17に替えてハードディスクや不揮発性の半導体メモリ等の記憶手段を接続して表示装置17上に表示させずに画像を記録するようにしても良く、記憶手段に記憶しながら表示装置17に表示するようにしても良い。
The
図2(a)は、ユニット連結体20を軸線に沿って切断した断面図である。同図に示すように、ユニット連結体20は、管状体21と、一対のフランジ22;22とを備える。管状体21は、軸線方向に伸縮自在な蛇腹構造を有する両端開口の円筒体により構成される。フランジ22は、例えば樹脂や硬質のゴムにより構成された円筒体である。フランジ22の外周には、連結部15Aの内周に形成された複数の切欠き18に対応する複数の係合片23が設けられる。係合片23は、フランジ22の円周方向に沿って所定長さの円弧状に延在するように外周面に突設される。ユニット連結体20は、図2(b)に示すように、一方のフランジ22の係合片23を連結部15Aの切欠き18に一致させて押し込み、内周溝19に沿って回転させることで本体部11に連結される。また、図2(c)に示すように、他方のフランジ22の係合片23を後述のフランジ33;34の連結部37の切欠き37Bに一致させて押し込み、内周溝37Aに沿って回転させることで筒状伸縮体としての伸縮ユニット30が連結される。
Fig.2 (a) is sectional drawing which cut | disconnected the
図1に示すように、推進装置3は、複数の伸縮ユニット30と、空気供給装置60とを主たる構成として備える。以下の説明では、説明の便宜上、伸縮ユニット30を4個直列に連結した形態を用いて推進装置3を説明する。なお、伸縮ユニット30の連結数についてはこの限りではない。また、推進装置3における伸縮ユニット30の位置を特定する場合には、図1に示すように、前側から後側に向かって順に、伸縮ユニット30A、伸縮ユニット30B、伸縮ユニット30C、伸縮ユニット30D等として示す。
As shown in FIG. 1, the
図3は、伸縮ユニット30の軸線に沿って切断した断面図である。同図に示すように、伸縮ユニット30は、一対のフランジ33;34と、円筒状の内筒31と、円筒状の弾性膨張体32とを備える。フランジ33;34は、例えば樹脂や硬質のゴムにより構成された円筒体として構成され、内筒嵌着部36と、環状溝35と、連結部37とを備える。
内筒嵌着部36は、フランジ33;34の内周側において一端側の端面33a;34aから軸線方向に沿って環状に窪む凹部として設けられる。内筒嵌着部36は、内筒31の外周面が嵌合する嵌合面36Aと、内筒31の端面が突き当たる突当面36Bとで形成される。
環状溝35は、フランジ33;34の外周面において、突当面36Bよりも端面33b;34b側に位置するように円周方向に沿って一周分連続して窪むように形成される。
連結部37は、フランジ33;34の他端側の内周面を円周方向に沿って窪む内周溝37Aと、円周方向に沿って所定間隔を空けて端面33b;34bから内周溝37Aに到達するように円弧状に窪む複数の切欠き37Bとにより構成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the axis of the
The inner cylinder
The
The connecting
内筒31は、円筒状の可撓性を有する部材により構成され、その軸方向に沿って伸縮可能に構成される。内筒31には、例えばベローズが適用される。内筒31は、後述の弾性膨張体32の収縮動作に追従して軸方向に収縮し、伸長動作に追従して軸方向に伸長する。内筒31は、端部がフランジ33;34の突当面36Bに突き当たるまで嵌合面36Aに挿入され、外周面を接着剤等の固定手段によって気密を有するように、かつ強固にフランジ33;34の内筒嵌着部36に固定される。
The
弾性膨張体32は、内筒31の外周を覆う円筒状に形成された部材であって、内筒31の外周面全域を取り囲むように配設される。図4は、弾性膨張体32を肉厚方向に切断した切断面を誇張して示した図である。同図に示すように、弾性膨張体32は、弾性体より形成される円筒状の筒本体32Aと、当該筒本体32Aの内部において密に内挿された複数の規制繊維32Bとから構成される。筒本体32Aの材質としては、シリコーンゴム等の合成ゴム、或いは天然ラテックスゴム等の天然ゴムが好適であるが、後述する気密室Sへの圧縮空気の給排によってその形状が変化し得る材質であれば如何なる材質であってもよく、その厚さや後述の規制繊維の配置は、弾性膨張体32の空気排出時の伸長する力等を考慮して決められる。また、図4に示すように、規制繊維32Bは、筒本体32Aの伸長する力を考慮して筒本体32Aの壁厚内に配置され、本実施例では複数の層の積層で密に内挿され、筒本体32Aの軸方向に沿って延在するものを示すが、単層でもよい。規制繊維32Bの材質としては、例えばグラスロービング繊維やカーボンロービング繊維等、軸方向への伸びの少ない材質が好適である。
The
弾性膨張体32の両端部は、それぞれフランジ33;34の外周面に形成された環状溝35と対応する位置でピアノ線等の括り部材39によって強固かつ気密を有するように固定される。これにより、フランジ33;34を介して密閉された内筒31の外周面及び弾性膨張体32の内周面によって密閉空間としての気密室Sが形成される。この気密室S内には、後述の空気供給装置60から圧縮空気が供給される。一方のフランジ34には、後述の空気供給装置60から供給される圧縮空気を気密室Sに流通可能、若しくは、気密室Sの空気を排出可能とする切替弁40が設けられている。
Both end portions of the
図5は、切替弁40の拡大断面図である。同図に示すように、切替弁40は、フランジ34の端面34b側の内周において膨出するように形成された膨出部34Jに設けられる。切替弁40は、空気供給装置60から延長するチューブ50を接続する接続部41、気密室Sに供給する圧縮空気が流入する流入路42と、流入路に流入した空気を気密室Sに供給するとともに気密室Sの空気を排出する給排路45と、給排路45から排気された空気を大気中に放出する放出路46と、流入路42、給排路45及び放出路46とが連通する切替室43と、切替室43内を移動可能に設けられた弁体44とを備える。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the switching
接続部41は、一端が膨出部34Jを形成する端面34b側の壁面40bに開口し、他端が当該壁面40bから端面34aに向けて延長する孔として形成される。接続部41は、チューブ50の外周が嵌着する筒面41Aと、チューブ50の端面が突き当たる突当面41Bとを備える。接続部41の突当面41Bは、当該突当面41Bにチューブ50の端部が突き当たるようにチューブ50を筒面41Aに挿入したときに、突当面41Bの内周がチューブ50の内周よりも内側にはみ出さないような環状に形成される。
The
流入路42は、接続部41の孔と連続かつ同軸上に延長するように設けられる。具体的には、接続部41側から端面34a側に向けて漸次拡径する円錐孔として形成される。すなわち、流入路42は、小径側の端部が接続部41に開口し、大径側が切替室43に開口する。
The
切替室43は、上述の内筒嵌着部36の突当面36Bを構成する壁部34Kと流入路42との間に設けられる。切替室43は、流入路42の軸線と同軸に延長する円筒状の空間として形成される。切替室43の周面は、流入路42側が円筒面43b、壁部34K側が円錐面43aとして形成される。
The switching
弁体44は、切替室43の周面を摺動するように、切替室43の軸線に沿って移動可能な中実円柱状の柱体として設けられる。弁体44の外周面は、壁部34K側が切替室43の円錐面43aと同形状の円錐面44a、他端側が流入路42の円錐面42cと同形状の円錐面44c、一端側及び他端側の間の中途部が切替室43の円筒面43bと同形状の円筒面44bとなるように形成される。弁体44は、円錐面44a側の端面から軸線方向に沿って円柱状に窪む凹部48を備える。凹部48は、後述の付勢手段47を収容可能な大きさに設けられる。具体的には、付勢手段47を稠密となるように押し縮めたときの長さよりも深くなるように窪み深さが設定される。なお、弁体44の外周面と切替室43の周面との間には所定の隙間寸法が設定される。
The
給排路45は、突当面36Bと環状溝35との間において、一端がフランジ34の外周に開口し、他端が上記切替室43に開口する貫通孔としてフランジ34の周壁34Aに設けられる。具体的には、給排路45は、弁体44が切替室43内を移動して、壁部34Kに当接するように位置するときや、流入路42を塞ぐように位置しても、弁体44により塞がれない位置で切替室43に開口するように設けられる。
放出路46は、一端がフランジ34における内筒31の内周側に開口し、他端が切替室43に開口する貫通孔として設けられる。同図に示すように、放出路46は、一端が膨出部34Jを構成する内周側の壁面40cに開口し、他端が切替室43の円錐面43aに開口するように形成される。したがって、放出路46は、弁体44が切替室43内を移動して、流入路42を塞ぐように位置したときに開口し、壁部34Kに当接するように位置するときには弁体44により閉鎖されるように設けられる。具体的には、図5の部分拡大図に示すように、切替室43の円錐面43aに弁体44の円錐面44aが合致するように壁部34K側に移動した際に、弁体44の円錐面44aが、円錐面43aに開口する放出路46の開口縁46aに密着することにより、放出路46を閉鎖する。
付勢手段47は、例えば、圧縮コイルスプリングからなり、一端が膨出部34Jを画成する壁部34Kに着座し、他端が上記弁体44の凹部48の底面48aに着座するように設けられる。すなわち、付勢手段47は、流入路42に流入した圧縮空気が弁体44を押圧する押圧力に拮抗するように弁体を付勢し、弁体44に常時、流入路42側に向けて付勢力を作用させる。
すなわち、上記構成の切替弁40は、流入路42に流入した圧縮空気の押圧力が付勢手段47による付勢力に勝るときに、弁体44を壁部34K側に移動させて弁体44の円錐面44aが切替室43の円錐面43aに嵌まりながら放出路46の開口縁46aに密着することにより、流入路42から流入した圧縮空気の漏れを防ぐ封止部を構成して、給排路45と放出路46との連通を遮断する。また、切替弁40は、弁体44に作用する付勢手段47による付勢力が流入路42に流入した圧縮空気の押圧力に勝るときに、弁体44を流入路42側に移動させて弁体44の円錐面44cが流入路42の円錐面42cに嵌ることにより、流入路42への空気の流出を防ぐ封止部を構成して、給排路45と放出路46との連通を開放する。
The supply /
The
The urging means 47 is made of, for example, a compression coil spring, and is provided so that one end is seated on the
That is, the switching
図6(a),(b)は、切替弁40の動作を示す図である。以下、図5,図6を用いて切替弁40の空気の切替動作について説明する。図5における切替弁40の状態は、チューブ50から圧縮空気が供給されていない初期状態を示している。この初期状態における弁体44は、付勢手段47の付勢力により流入路42側に押圧されて、流入路42の開口を閉鎖した状態にある。一方で、給排路45と放出路46とは、切替室43を介して連通した状態にあるため、気密室S内は、給排路45、切替室43、放出路46及び内筒31の内側空間を介して大気開放された状態にある。つまり、給排路45と放出路46とが連通したときの気密室S内の圧力は大気圧となる。
6A and 6B are diagrams illustrating the operation of the switching
図6(a)は、伸縮ユニット30に圧縮空気が供給されたときの状態を示す図である。同図に示すように、圧縮空気が流入路42から流入することにより、圧縮空気が付勢手段47の付勢力と逆向きに弁体44を押圧する。圧縮空気により押圧された弁体44は、付勢手段47を圧縮しつつ壁部34Kに接触するまで移動する。この移動により弁体44の円錐面44aが切替室43の円錐面43aに開口する放出路46の開口縁46cに密着して給排路45と放出路46との連通を閉鎖するとともに、流入路42と給排路45とが切替室43を介して連通して気密室Sに圧縮空気が流入する。気密室Sに圧縮空気が流入することにより、弾性膨張体32は、規制繊維32Bが弾性膨張体32の軸方向への膨張を規制する一方で、径方向への膨張を許容するため、フランジ33;34を引き寄せるように作用して伸縮ユニット30としての軸線方向の長さを短縮させる。
FIG. 6A is a diagram illustrating a state when compressed air is supplied to the expansion /
図6(b)は、伸縮ユニット30に圧縮空気の供給が停止したときの状態を示す図である。同図に示すように、圧縮空気の流入が停止することにより、付勢手段47が弁体44を壁部34K側から流入路42側へと押圧する。付勢手段47により押圧された弁体44は、壁部34K側から流入路42側へと移動する。この移動により弁体44の円錐面44cが流入路42の円錐面42cに嵌まり封止部を形成して、流入路42と給排路45との連通を閉鎖するとともに、給排路45と放出路46とが切替室43を介して連通し、気密室Sの空気が内筒31の内側空間に排出される。気密室Sの空気は、当該気密室Sにおける空気の圧力とともに弾性膨張体32の復元力に押圧されて、給排路45、切替室43、放出路46を経て内筒31の内側空間に放出される。気密室Sの空気が排出されることで、弾性膨張体32が径方向に収縮し、弾性膨張体32の規制繊維32Bの規制により引き寄せられていたフランジ33;34が互いに離間するように作用して伸縮ユニット30としての軸線方向の長さが伸長する。
FIG. 6B is a diagram illustrating a state when the supply of compressed air to the
本実施形態に係る推進装置3を構成する伸縮ユニット30は、圧縮空気の供給により軸方向に収縮し、圧縮空気の排出により軸方向に伸長する。すなわち、切替弁40は、チューブ50を介して流入する空気の圧力に応じて動作が制御され、本実施形態に係る切替弁40は、電気的な信号の入力を不要とするため、防爆性を確保することができる。
The
上述の伸縮ユニット30(30A乃至30D)は、図7に示す連結体55により連結される。連結体55は、円筒体例えば樹脂や硬質のゴムにより構成された円筒体からなり、両端側の外周に、フランジ33;34の内周に形成された複数の切欠き37Bに対応する複数の係合片56が設けられる。係合片56は、連結体55の円周方向に沿って所定長さの円弧状に延在するように外周面に突設される。連結体55は、係合片56を連結部37の切欠き37Bに一致させて押し込み、内周溝37Aに沿って回転させることで、伸縮ユニット30同士を連結する。なお、各伸縮ユニット30は、切替弁40を有するフランジ34が後側に位置するように連結体55により連結され、環体内移動体を構成する(図1参照)。
The telescopic units 30 (30A to 30D) described above are connected by a connecting
図1に示すように、連結体55により連結された伸縮ユニット30A乃至30Dは、個別にチューブ50A乃至50Dにより空気供給装置60と接続される。
チューブ50(50A乃至50D)は、複数の伸縮ユニット30A〜30Dに対して独立して圧縮空気を供給する流路を構成するものであって、例えばポリ塩化ビニル等の可撓性を有するホースが適用される。好ましくは、内部を流通する空気の圧力の変化によって、潰れや膨らみが生じたりしない耐圧のチューブを用いると良い。
As shown in FIG. 1, the expansion /
Tube 50 (50A thru | or 50D) comprises the flow path which supplies compressed air independently with respect to several expansion-
空気供給装置60は、管9の外部に設けられ、伸縮ユニット30に供給する圧縮空気を生成する圧縮空気生成装置61と、圧縮空気生成装置61により生成された圧縮空気を各伸縮ユニット30に個別に分配する分配装置62とを備える。
圧縮空気生成装置61には、例えば、図示しない圧縮機及び蓄圧器を有するコンプレッサーを適用する。圧縮空気生成装置61では、圧縮機が圧縮した空気を蓄圧器内の圧力が所定圧になるまで供給する。蓄圧器に蓄圧された空気は、レギュレータ63を介して分配装置62に供給される。レギュレータ63は、各伸縮ユニット30(30A乃至30D)に設けられた付勢手段47の付勢力よりも大きな力が弁体44に作用するように、各伸縮ユニット30(30A乃至30D)に供給する圧縮空気の圧力を調圧する。
The
For example, a compressor having a compressor and an accumulator (not shown) is applied to the compressed
分配装置62は、供給された圧縮空気を各伸縮ユニット30に分配する分配器64と、分配器64から各伸縮ユニット30に圧縮空気を分配するタイミング及び供給時間を制御する制御装置65とを備える。分配器64は、例えば複数の電磁弁66で構成される。電磁弁66は、それぞれレギュレータ63で調圧された圧縮空気が入力される入力ポート67と、入力ポート67に入力された圧縮空気を伸縮ユニット30に出力する出力ポート68と、出力ポート68内の空気を排気する排気ポート69とを備える。入力ポート67にはレギュレータ63で調圧された圧縮空気が分配管70を介して接続される。
The
出力ポート68には、伸縮ユニット30から延長するチューブ50(50A乃至50D)が接続される。排気ポート69は、大気解放される。電磁弁66は、制御装置65から出力された信号に基づいて動作し、例えば、信号が入力されたときには、入力ポート67と出力ポート68との連通を開放するとともに出力ポート68と排気ポート69との連通を遮断する。また、信号が入力されないときには、入力ポート67と出力ポート68との連通を遮断するとともに出力ポート68と排気ポート69との連通を開放する。これにより、出力ポート68に接続されたチューブ50内の空気が、排気ポート69から排気される。なお、分配器64は、伸縮ユニット30の数量に対応する数量の電磁弁を備えている。
A tube 50 (50A to 50D) extending from the expansion /
制御装置65は、各電磁弁66(66A乃至66D)と個別に電気的に接続される。制御装置65は、演算処理手段としてのCPU、RAM,ROMなどの記憶手段、入出力ポート等の入出力手段などのハードウェアを備えるコンピュータであって、ROMに記憶させたプログラムをCPUで演算処理することでプログラムに書かれた制御信号を図示しない出力ポートから電磁弁66(66A乃至66D)に個別に信号を出力する。制御装置65から電磁弁66(66A乃至66D)に出力される信号には、収縮信号、収縮維持信号が出力され、各信号に基づいて電磁弁66(66A乃至66D)の動作を制御する。
収縮信号は、弾性膨張体32の外周面が管9の内壁面に到達するまで気密室Sに圧縮空気を供給する信号である。また、収縮維持信号は、管9の内壁面に到達した弾性膨張体32がその状態を維持する信号である。
The
The contraction signal is a signal for supplying compressed air to the hermetic chamber S until the outer peripheral surface of the
制御装置65の記憶手段には、推進装置3を動作させる複数の動作プログラムが記憶される。例えば、図8に示すような動作パターンAの動作を実行させる動作プログラムを記憶する。本実施形態では、図8に示すように動作パターンAにより伸縮ユニット30A〜30Dを動作させるものとして説明する。
The storage means of the
動作パターンAは、推進装置3に図8(a)乃至(d)に示す3つの行程を繰り返し動作させることで蠕動運動を生じさせて管9内を進行させる。
図8(a)は、推進装置3の初期状態を示し、例えば、管9内に推進装置3を配置した状態を示している。このとき、すべての伸縮ユニット30A〜30Dは、伸長状態にある。
In the operation pattern A, the
FIG. 8A shows an initial state of the
動作パターンAに基づいて推進装置3を駆動する場合、まず、第1行程として、図8(b)に示すように、先頭の伸縮ユニット30Aにのみ圧縮空気を供給するように、電磁弁66Aにのみ収縮信号を出力し、伸縮ユニット30Aの流入路42に圧縮空気を供給する。この圧縮空気の供給により、図6(a)に示すように、伸縮ユニット30Aの切替弁40Aにおける弁体44は付勢手段47を押し縮めながら切替室43内を壁部34K側に移動する。この弁体44の移動により、伸縮ユニット30Aの切替弁40Aの給排路45と放出路46との連通が遮断されるとともに、切替弁40Aの流入路42と給排路45との連通が開放されて伸縮ユニット30Aの気密室Sに圧縮空気が供給される。伸縮ユニット30Aの気密室Sに供給された圧縮空気は、伸縮ユニット30Aの弾性膨張体32の外周面が管9の内壁面に到達するまで伸縮ユニット30Aを収縮させる。
When driving the
次に、図8(c)に示すように、第2工程に移行して、伸縮ユニット30Aの収縮状態を維持するように電磁弁66Aに収縮維持信号を出力するとともに、伸縮ユニット30B〜30Dを収縮させるように残りの電磁弁66B乃至66Dすべてに収縮信号を出力して伸縮ユニット30B乃至30Dの切替弁40B乃至40Dの各流入路42に圧縮空気を供給する。この圧縮空気の供給により、図6(a)に示すように、伸縮ユニット30B乃至30Dの切替弁40B乃至40Dにおける弁体44は、付勢手段47を押し縮めながら切替室43内を壁部34K側に移動する。この弁体44の移動により、伸縮ユニット30B乃至30Dの切替弁40B乃至40Dそれぞれの給排路45と放出路46との連通が遮断されるとともに、切替弁40B乃至40Dそれぞれの流入路42と給排路45との連通が開放されて伸縮ユニット30B乃至30Dの各気密室Sに圧縮空気が供給される。伸縮ユニット30B乃至30Dの気密室Sに供給された圧縮空気は、伸縮ユニット30B乃至30Dの各弾性膨張体32の外周面が管9の内壁面に到達するまで伸縮ユニット30B乃至30Dを収縮させる。つまり、すべての伸縮ユニット30A乃至30Dが収縮状態となる。
Next, as shown in FIG. 8C, the process proceeds to the second step, and a contraction maintaining signal is output to the
次に、図8(d)に示すように、第3工程に移行して、最後尾の伸縮ユニット30Dの収縮状態を電磁弁66Dにのみ収縮維持信号を出力するとともに、伸縮ユニット30A〜30Cを伸長させるように電磁弁66A乃至66Cへの収縮維持信号及び収縮信号を停止して伸縮ユニット30A〜30Cへの圧縮空気の供給を停止する。この圧縮空気の供給停止により、図6(b)に示すように、伸縮ユニット30A乃至30Cの各切替弁40A乃至40Cにおける弁体44は、付勢手段47の付勢力により押圧されて切替室43内を流入路42側に移動する。この弁体44の移動により、伸縮ユニット30A乃至30Cの切替弁40A乃至40Cそれぞれの流入路42と給排路45との連通が遮断されるとともに、切替弁40A乃至40Cそれぞれの給排路45と放出路46との連通が開放されて伸縮ユニット30A乃至30Cの各気密室S内の空気が、切替弁40A乃至40Cの給排路45,切替室43,放出路46を経て内筒31内に排気される。この伸縮ユニット30A乃至30Cの各気密室S内の空気の排気により、伸縮ユニット30A乃至30Cを伸長させる。
動作パターンAでは、上記第1行程から第3行程までを1サイクルとし、このサイクルを繰り返すことで推進装置3が進行する。すなわち、1サイクル目の終了後に、2サイクル目の第1行程において伸縮ユニット30Aが膨張し、この第1行程を足掛かりとして2サイクル目の推進力が得られることから、各サイクルにおける実質的な移動距離は、第3工程における伸縮ユニット30B及び伸縮ユニット30Cの伸長分となる。
図8(b)乃至(d)で示した伸縮ユニット30A〜30Dの伸縮動作、すなわち、空気供給装置60から各伸縮ユニット30A〜30Dの各気密室Sへの圧縮空気の給排は、圧縮空気の供給の有無に基づいて切替弁40により制御される。
Next, as shown in FIG. 8D, the process proceeds to the third step, and the contraction state of the
In the operation pattern A, the first to third strokes are defined as one cycle, and the
The expansion / contraction operation of the expansion /
図9は、推進装置3における空気供給装置60の他の実施形態を示す図である。上記実施形態の空気供給装置60では、伸縮ユニット30に圧縮空気を供給する分配装置62において、分配器64を構成する電磁弁66が、制御装置65から信号が入力されないときには、入力ポート67と出力ポート68との連通を遮断するとともに出力ポート68と排気ポート69との連通を開放して出力ポート68に連結されるチューブ50内の空気を排気ポート69から大気開放するものとして説明したが、図9に示すように、空気供給装置60に減圧装置80を設けて、減圧装置80と排気ポート69とをチューブ81により接続しても良い。すなわち、伸縮ユニット30への圧縮空気の供給を停止するように電磁弁66を動作させて、大気開放された排気ポート69に出力ポート68を連通することで、チューブ50内における内圧を開放する場合、移動距離が長くなるようにチューブ50の長さを長くすると、圧縮空気の供給が停止しているにもかかわらず、チューブ50内の空気の残圧が、付勢手段による弁体44の流入路42側への移動を妨げ、気密室S内の空気の排出開始に遅れが生じる場合がある。このような場合には、図9に示すように排気ポート69に減圧装置80を接続しておき、チューブ50内の空気を強制的に排気することで、付勢手段47の押圧力により弁体をスムーズに流入路42側に移動させて気密室S内の空気を放出路46から排出させることにより、伸縮ユニット30の伸縮速度を向上させることができる。なお、減圧装置80は、排気ポート69に接続するとして説明したが、チューブ50に連通させて、チューブ50への圧縮空気の供給が停止した場合に、チューブ50内の空気を排出可能であればチューブ81をいずれに接続しても良い。
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the
図10は、切替弁40の他の実施形態を示す図である。上記実施形態では、切替室43を円筒状の空間として形成し、当該切替室43を移動可能に弁体44を柱状に構成したが、図10に示すように、弁体44を平板状に構成し、当該平板状の弁体44により流入路42又は放出路46を塞ぐように構成しても良い。すなわち、弁体44を流入路42及び放出路46を閉塞可能な弁部44Aと、弁部44Aによる流入路42又は放出路46の閉塞の切り替えを可能にするヒンジ部44Bとで構成し、弁部44Aが流入路42又は放出路46を閉塞可能な位置にヒンジ部44Bを膨出部34Jに設けるとともに、ヒンジ部44Bの回動軸に付勢手段47としての渦巻きばねを設けて弁部44Aが流入路42に付勢されるように切替弁40を構成しても良い。この場合、図10に示すように、流入路42が切替室43に開口する開口面42aや、放出路46が切替室43に開口する開口縁46aは、平面状に形成するとよい。また、図10に示すように、流入路42が切替室43に開口する開口面42aに対して放出路46が切替室43に開口する開口縁46aを鋭角に設定することにより、確実に放出路46を閉鎖できる。また、流入路42への圧縮空気の供給が停止した際に、弁体44が回転する角度が小さいため、すみやかに流入路42を閉塞して気密室Sの空気を放出路46から排出することが可能となる。
FIG. 10 is a view showing another embodiment of the switching
以上説明したとおり、気密室Sへの圧縮空気の給排を、流入路42に供給される圧縮空気の有無により切り替えるとともに、圧縮空気の供給が停止した際に、気密室Sの空気を最短距離で放出路46から内筒31の内側空間に排出できるため、気密室Sの空気の排気時間が短縮される。すなわち、気密室Sからの空気の排気速度が向上し、伸縮ユニット30の伸長速度を向上させることができる。そしてその結果として、伸縮ユニット30の伸縮速度が向上するため、当該伸縮ユニット30を複数連結して構成された推進装置の推進速度を向上させることができる。よって、当該推進装置に上記検査装置を設けることで、直管部や曲管部にかかわらず管体内の検査速度を向上させることができる。また、推進装置を構成する伸縮ユニット30には、電気的に駆動される機構がないため、ガス管等の防爆性能を必要とする管体内の検査にも好適である。
As described above, the supply / discharge of the compressed air to / from the airtight chamber S is switched depending on the presence / absence of the compressed air supplied to the
なお、上記実施形態では、管内検査装置として検査装置を推進装置の先端に取り付けるものとして説明したが、検査装置に限らず例えば、アースオーガ等のドリルを取り付けた掘削装置として構成することも可能である。 In the embodiment described above, the inspection apparatus is attached to the tip of the propulsion apparatus as the in-pipe inspection apparatus. However, the inspection apparatus is not limited to the inspection apparatus, and can be configured as a drilling apparatus attached with a drill such as an earth auger. is there.
1 管内検査装置、2 検査装置、3 推進装置、30 伸縮ユニット、
40 切替弁、42 流入路、43 切替室、44 弁体、45 給排路、
46 放出路、47 付勢手段、60 空気供給装置、61 圧縮空気生成装置、
62 分配装置、64 分配器、65 制御装置。
1 In-pipe inspection device, 2 inspection device, 3 propulsion device, 30 telescopic unit,
40 switching valve, 42 inflow path, 43 switching chamber, 44 valve body, 45 supply / discharge path,
46 discharge path, 47 urging means, 60 air supply device, 61 compressed air generating device,
62 distributor, 64 distributor, 65 controller.
Claims (5)
前記第1流路に流入した流体により押圧されて移動自在に設けられた弁体と、
前記第1流路に流入した流体が前記弁体を押圧する押圧力と拮抗するように前記弁体を付勢する付勢手段と、
前記弁体に作用する流体の押圧力が前記付勢手段による付勢力に勝るときに前記第1流路に流入した流体が流れる第2流路と、
前記弁体に作用する前記付勢手段の付勢力が前記第1流路に流入した流体の押圧力に勝るときに前記第2流路と連通する第3流路と、
を備える切替弁。 A first flow path into which the pressurized fluid flows;
A valve body that is pressed by the fluid flowing into the first flow path and is movably provided;
An urging means for urging the valve body such that the fluid flowing into the first flow path antagonizes the pressing force pressing the valve body;
A second flow path through which the fluid flowing into the first flow path flows when the pressing force of the fluid acting on the valve body exceeds the urging force of the urging means;
A third flow path communicating with the second flow path when an urging force of the urging means acting on the valve body exceeds a pressing force of the fluid flowing into the first flow path;
A switching valve comprising:
軸線方向に伸縮する筒状の内筒と、
前記内筒の両端に気密を有するようにそれぞれ取り付けられる円筒状のフランジと、
内筒を覆うように被せられて、端部が前記フランジに気密を有するように固定され、軸線方向への伸長が規制された筒状の弾性体と、
前記内筒と前記弾性体との間で形成される気室と、
を備え、
前記第2流路の一端が前記気室に開口し、前記内筒の内周面に前記第3流路の一端が開口するように前記切替弁を設け、
前記弁体に作用する流体の押圧力が前記付勢手段による付勢力に勝るときに前記第1流路に流入した流体が前記第2流路を介して前記気室に流入し、
前記弁体に作用する前記付勢手段の付勢力が前記第1流路に流入した流体の押圧力に勝るときに前記気室の流体が前記第2流路及び前記第3流路を介して前記内筒の内側空間に排出されることを特徴とする筒状伸縮体。 A switching valve according to claim 1;
A cylindrical inner cylinder that expands and contracts in the axial direction;
Cylindrical flanges attached to both ends of the inner cylinder so as to be airtight,
A cylindrical elastic body that is covered so as to cover the inner cylinder, the end of which is fixed to the flange so as to be airtight, and the expansion in the axial direction is restricted;
An air chamber formed between the inner cylinder and the elastic body;
With
The switching valve is provided so that one end of the second flow path opens into the air chamber, and one end of the third flow path opens on the inner peripheral surface of the inner cylinder,
When the pressing force of the fluid acting on the valve body exceeds the urging force by the urging means, the fluid that has flowed into the first flow path flows into the air chamber via the second flow path,
When the urging force of the urging means acting on the valve body exceeds the pressing force of the fluid flowing into the first flow path, the fluid in the air chamber passes through the second flow path and the third flow path. A cylindrical stretchable body that is discharged into the inner space of the inner cylinder.
前記各筒状伸縮体の前記第1流路に供給する圧縮空気を生成する圧縮空気生成手段と、
前記圧縮空気生成手段により生成された圧縮空気を前記各筒状伸縮体に分配する分配手段と、
前記分配手段から前記各筒状伸縮体まで個別に延長し、前記圧縮空気生成手段で生成された圧縮空気を前記切替弁の前記第1流路に供給する空気供給管と、
前記分配手段による各筒状伸縮体への圧縮空気の分配を制御し、各筒状伸縮体の気室に蠕動運動を模倣する所定の順序で前記圧縮空気を流入させる制御装置と、
を備える推進装置。 A moving body in which a plurality of the cylindrical elastic bodies according to claim 2 are connected;
Compressed air generating means for generating compressed air to be supplied to the first flow path of each cylindrical stretchable body;
Distributing means for distributing the compressed air generated by the compressed air generating means to each of the cylindrical stretchable bodies;
An air supply pipe that individually extends from the distribution means to each of the cylindrical stretchable bodies, and supplies compressed air generated by the compressed air generation means to the first flow path of the switching valve;
A control device for controlling the distribution of the compressed air to each cylindrical expansion / contraction body by the distribution means, and for causing the compressed air to flow into the air chamber of each cylindrical expansion / contraction body in a predetermined order;
A propulsion device.
前記空気供給管と接続され、前記入力ポートに入力された圧縮空気を前記空気供給管を介して筒状伸縮体の第1流路に出力する出力ポートと、
前記出力ポート内の空気を排気する排気ポートと、
を有する電磁弁を複数備え、前記減圧手段が前記排気ポートに接続される請求項4に記載の推進装置。 The distribution means is connected to the compressed air generating means, and an input port to which compressed air supplied from the compressed air generating means is input,
An output port connected to the air supply pipe and outputting compressed air input to the input port to the first flow path of the cylindrical stretchable body through the air supply pipe;
An exhaust port for exhausting air in the output port;
The propulsion device according to claim 4, further comprising a plurality of solenoid valves each having a pressure reducing means connected to the exhaust port.
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