JP2017007520A - In-pipe travel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配管内を走行する管内走行装置に関する。 The present invention relates to an in-pipe travel device that travels in a pipe.
近年、インフラ設備の耐用年数超過が問題視され始めており、中でも流体の輸送に使用される配管設備の老朽化が深刻化している。未然に漏洩事故を防ぐためには定期的な配管検査が必要になるが、人間は小さな配管内に入ることができないため、埋設された配管を掘り起こしたり、配管そのものを分解する必要がある。しかし、人手によるこれらの作業は時間や労力が掛かり、危険も伴う。そのため、近年は、カメラや肉厚測定センサを管内走行装置に搭載した配管検査ロボットによる検査が注目されており、様々な配管検査ロボットが開発されている。 In recent years, exceeding the useful life of infrastructure facilities has started to be regarded as a problem, and in particular, aging of piping facilities used for transporting fluids has become serious. In order to prevent leakage accidents, periodic pipe inspections are necessary. However, since humans cannot enter small pipes, it is necessary to dig up buried pipes or to disassemble the pipes themselves. However, these manual operations are time consuming and labor intensive, and are dangerous. Therefore, in recent years, inspection by a pipe inspection robot in which a camera and a wall thickness measurement sensor are mounted on an in-pipe travel apparatus has attracted attention, and various pipe inspection robots have been developed.
このような配管検査ロボットとしては、例えば、移動速度の速い自走式の管内走行装置を用いたものが多く提案されている。自走式の管内走行装置としては、独立した複数のクローラ式走行体からなる駆動モジュールが車体の周方向に支持機構を介して放射状に取り付けられた管内走行装置がこれまでに開発されている(例えば、特許文献1参照)。このような管内走行装置では、それぞれの駆動モジュールの速度を調整することにより前進後退だけなく、その場で上下左右への方向転換を行うことができる。しかしながら、このような配管走行装置では、バネ等を用いた支持機構によって直径が常に放射状に膨らもうとするため、分岐管等では、空いた空間に駆動モジュールの一部が逃げてしまい、進行が妨げられてしまう虞がある。また、径方向に空間的に余裕のない配管内で複数の駆動モジュールを配置しなければならないため、小型化が難しいという問題がある。 As such a piping inspection robot, for example, many robots using a self-propelled in-pipe traveling apparatus having a high moving speed have been proposed. As a self-propelled in-pipe traveling apparatus, an in-pipe traveling apparatus in which drive modules including a plurality of independent crawler-type traveling bodies are radially attached via a support mechanism in the circumferential direction of the vehicle body has been developed ( For example, see Patent Document 1). In such an in-pipe traveling apparatus, by adjusting the speed of each drive module, it is possible not only to move forward and backward, but also to change the direction vertically and horizontally on the spot. However, in such a pipe traveling device, the diameter always swells radially by a support mechanism using a spring or the like, so that in the branch pipe or the like, a part of the drive module escapes into the vacant space and proceeds. May be hindered. In addition, since a plurality of drive modules must be arranged in a pipe having no space in the radial direction, there is a problem that downsizing is difficult.
一方で、近年、小型化を実現し、狭く細長い空間に適した構造となるように、複数の車輪、リンク、関節を連結させてジグザグ状に構成し、全体の幅を拡張することによって配管の内壁面を押し付けることができる連結車輪型の配管検査ロボットが提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2の装置では、複数の駆動部と、該駆動部を連結する複数の連結部と、前記駆動部及び前記連結部を通る2本の操縦用ケーブルと、該操縦用ケーブルの張力を調節する張力調節部とを有しする少なくとも1個の駆動ユニットを有している。また、前記駆動部は、モータによって回転可能な車軸と、該車軸に装着された車輪とを有している。そして、この特許文献2の装置は、前記2本の操縦用ケーブルを互いに同一の張力によって引っ張ることによって、前記駆動ユニットはジグザグ状に屈折し、前記駆動部の車輪が前記配管の内壁に接触した状態で、前記駆動ユニットは直進し、前記2本の操縦用ケーブルを互いに異なる張力によって引っ張ることによって、前記駆動ユニットはジグザグ状に屈折し且つ螺旋状に配列し、前記駆動部の車輪が前記配管の内壁に接触した状態で、前記駆動ユニットは螺旋状に進むように構成されている。
On the other hand, in recent years, downsizing has been realized, and a plurality of wheels, links, and joints are connected in a zigzag shape so as to have a structure suitable for a narrow and narrow space. A connected wheel type pipe inspection robot capable of pressing an inner wall surface has been proposed (see, for example, Patent Document 2). In the device of
しかしながら、曲管や分岐管の湾曲方向に合うように、進行方向を変える際には、配管の軸方向周りのロール回転が必要となるが、特許文献2のような従来の装置では、螺旋運動しながらでしかロール回転を行うことができないため、前後方向に移動を繰り返して進行方向を変えなければならず、進行方向を配管の湾曲方向に合わせるのに時間を要するという問題がある。 However, when changing the advancing direction so as to match the bending direction of the curved pipe or the branch pipe, it is necessary to rotate the roll around the axial direction of the pipe. However, since roll rotation can only be performed, it is necessary to change the traveling direction by repeatedly moving in the front-rear direction, and there is a problem that it takes time to adjust the traveling direction to the bending direction of the pipe.
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、配管内においてその場でロール姿勢角を変えることによって、進行方向を迅速に配管の湾曲方向に合わすことができる管内走行装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and is capable of quickly adjusting the traveling direction to the bending direction of the pipe by changing the roll posture angle on the spot in the pipe. The purpose is to provide.
上記目的を達成するために、本発明に係る管内走行装置は、配管の軸方向に対してそれぞれ屈曲した状態でジグザグ状に配列され、前記配管の軸方向に対して直交する軸方向周りに回動可能に設けられる少なくとも4つのリンク部と、前記リンク部間及び前記配管の軸方向の前後両端側に位置する前記リンク部の開放側の端部にそれぞれ設けられ、前記配管の軸方向へ前記配管の内壁面上を移動可能な移動部材を有する複数の移動ユニットとを備える管内走行装置であって、前記配管の径方向の一方側に張り出して設けられる前記移動ユニットのうち少なくとも2つの前記移動ユニットの前記移動部材は、第1駆動手段によって前記配管の軸方向へ前記内壁面上を能動的に移動可能、且つ、前記配管の周方向へ前記内壁面上を受動的に移動可能な第1全方向移動部材であり、前記配管の径方向の他方側に張り出して設けられる前記移動ユニットのうち少なくとも1つの前記移動ユニットの前記移動部材は、ロール姿勢角を変えるために、前記配管の周方向へ前記内壁面上を能動的に移動可能、且つ、前記配管の軸方向へ前記内壁面上を受動的に移動可能なロール回転用部材であり、前記第1全方向移動部材を有する前記移動ユニット及び前記ロール回転用部材を有する前記移動ユニット以外の前記移動ユニットの前記移動部材は、前記配管の軸方向へ前記内壁面上を移動可能、且つ、前記配管の周方向へ前記内壁面上を移動可能な第2全方向移動部材であり、前記第1全方向移動部材を前記配管の前記内壁面に押し付けるための付勢手段を備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the in-pipe travel device according to the present invention is arranged in a zigzag shape while being bent with respect to the axial direction of the pipe, and rotates around the axial direction perpendicular to the axial direction of the pipe. At least four link portions provided so as to be movable, and provided at the end portions on the open side of the link portions located between the link portions and both front and rear end sides in the axial direction of the pipe, and in the axial direction of the pipe An in-pipe travel apparatus including a plurality of moving units having a moving member movable on an inner wall surface of the pipe, wherein at least two of the moving units provided to project to one side in a radial direction of the pipe The moving member of the unit can be actively moved on the inner wall surface in the axial direction of the pipe by the first driving means, and can be passively moved on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe. A first omnidirectional moving member, and the moving member of at least one of the moving units of the moving unit that projects from the other radial side of the pipe is configured to change the roll attitude angle. A roll rotating member capable of actively moving on the inner wall surface in the circumferential direction and passively moving on the inner wall surface in the axial direction of the pipe, and having the first omnidirectional moving member. The moving member of the moving unit other than the moving unit having the moving unit and the roll rotating member can move on the inner wall surface in the axial direction of the pipe, and the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe. The second omnidirectional moving member is movable upward, and is provided with urging means for pressing the first omnidirectional moving member against the inner wall surface of the pipe.
また、本発明に係る管内走行装置は、前記配管の軸方向の前後両端側に位置する前記リンク部の開放側の端部にそれぞれ設けられる前記移動ユニットが、前記配管の径方向の他方側にそれぞれ張り出して設けられており、前記それぞれの移動ユニットの前記移動部材の一方又は両方が、前記ロール回転用部材であることを特徴としている。 Further, in the in-pipe travel device according to the present invention, the moving unit provided at each of the open end portions of the link portion located on both front and rear end sides in the axial direction of the pipe is on the other side in the radial direction of the pipe. Each of the moving units is provided with an overhang, and one or both of the moving members of the respective moving units are the roll rotating members.
また、本発明に係る管内走行装置は、前記ロール回転用部材が、一対の半球状に形成される車輪であって、前記第2駆動手段によって前記リンク部の軸方向周りに能動的に回転可能、且つ、前記リンク部の軸方向に対して直交する軸方向周りに受動的に回転可能であることを特徴としている。 In the in-pipe traveling device according to the present invention, the roll rotating member is a pair of hemispherical wheels, and can be actively rotated around the axial direction of the link portion by the second driving means. And it can be passively rotated around an axial direction orthogonal to the axial direction of the link portion.
また、本発明に係る管内走行装置は、前記第1全方向移動部材及び前記第2全方向移動部材が、オムニホイールであることを特徴としている。 In the in-pipe travel device according to the present invention, the first omnidirectional moving member and the second omnidirectional moving member are omni wheels.
本発明に係る管内走行装置によれば、配管内において、第2駆動手段によってロール回転用部材を配管の周方向へ前記内壁面上を能動的に移動させることによって、その場でロール姿勢角を変えることができるので、進行方向を迅速に配管の湾曲方向に合わすことができる。また、この際、他の第1全方向移動部材及び第2全方向移動部材は、配管の周方向へ前記内壁面上を受動的に移動可能であるので、ロール回転用部材の配管の周方向への能動的な移動に追随して移動することができる。これにより、本発明に係る管内走行装置では、曲管や分岐管に対しても効率良く走行することができるので、カメラや肉厚測定センサ等の検査手段を搭載しておけば、検査時間の短縮を図ることができる。 According to the in-pipe travel device of the present invention, the roll attitude angle is adjusted on the spot by actively moving the roll rotating member on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe by the second driving means in the pipe. Since it can be changed, the traveling direction can be quickly adjusted to the bending direction of the pipe. At this time, the other first omnidirectional moving member and the second omnidirectional moving member can passively move on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe, so that the circumferential direction of the pipe of the roll rotating member It can move following the active movement to. As a result, the in-pipe traveling apparatus according to the present invention can efficiently travel even on a curved pipe or a branch pipe. Therefore, if an inspection means such as a camera or a wall thickness measurement sensor is installed, the inspection time can be reduced. Shortening can be achieved.
また、本発明に係る管内走行装置によれば、第2駆動手段によってロール回転用部材を配管の周方向へ能動的に移動させて、ロール回転角を一定に保ったまま、付勢手段によって第1全方向移動部材を配管の内壁面に押し付けた状態で、第1駆動手段によって第1全方向移動部材を配管の軸方向へ能動的に移動させることによって、従来のような螺旋運動も必要に応じて行うことができる。 Further, according to the in-pipe travel device according to the present invention, the second driving means actively moves the roll rotation member in the circumferential direction of the pipe, and the biasing means keeps the roll rotation angle constant while the roll rotation angle is kept constant. 1. In a state where the omnidirectional moving member is pressed against the inner wall surface of the pipe, the first omnidirectional moving member is actively moved in the axial direction of the pipe by the first driving means, so that the conventional spiral motion is also required. Can be done accordingly.
また、本発明に係る管内走行装置によれば、配管の軸方向の前後両端側に位置するリンク部の開放側の端部にそれぞれ設けられる移動ユニットは、配管の径方向の第1全方向移動部材を有する移動ユニットの反対側である他方側にそれぞれ張り出して設けられており、それぞれの移動ユニットの移動部材の一方又は両方が、ロール回転用部材であるので、より安定的にロール姿勢角を変えることができる。 In addition, according to the in-pipe travel device according to the present invention, the moving units provided at the open ends of the link portions located on the front and rear ends in the axial direction of the pipe are moved in the first omnidirectional direction in the radial direction of the pipe. Since each of the moving members of each moving unit is a member for rotating the roll, the roll posture angle can be more stably increased. Can be changed.
また、本発明に係る管内走行装置によれば、ロール回転用部材は、一対の半球状に形成される車輪であるので、進行方向に対して車輪の半径を大きくとることができ、配管内の進行方向に対する障害物走破性を向上させることができる。 Further, according to the in-pipe traveling device according to the present invention, the roll rotating member is a pair of hemispherical wheels, so that the radius of the wheel can be increased with respect to the traveling direction, The obstacle running ability with respect to the traveling direction can be improved.
また、本発明に係る管内走行装置によれば、第1全方向移動部材及び第2全方向移動部材は、オムニホイールであるので、第2駆動手段によってロール回転用部材を配管の周方向へ能動的に回転させた際に、ロール回転用部材に安定的に追随して回転することができ、より効率良くロール姿勢角を変えることができる。 Further, according to the in-pipe travel device according to the present invention, since the first omnidirectional moving member and the second omnidirectional moving member are omni wheels, the roll driving member is activated in the circumferential direction of the pipe by the second driving means. Therefore, the roll rotation angle can be changed more efficiently by stably following the roll rotation member.
以下、本発明の実施形態に係る管内走行装置1について、図面を参照しつつ説明する。管内走行装置1は、例えば、配管10内の点検等を行うためのカメラや肉厚測定センサ等を搭載して、配管10内を走行するために利用できるものであって、図1〜図4に示すように、配管10の軸方向に対してそれぞれ屈曲した状態でジグザグ状に配列され、配管10の軸方向に対して直交する軸方向周りに回動可能に設けられる4つのリンク部2(2a〜2d)と、リンク部2a、2b間に設けられる移動ユニット3a、リンク部2c、2d間に設けられる移動ユニット3b、リンク部2b、2d間に設けられる移動ユニット5、配管10の軸方向の前後両端側に位置するリンク部2a、2dの開放側の端部にそれぞれ設けられる移動ユニット4a、4bの5つの移動ユニットとを備えている。尚、管内走行装置1は、上記の用途に限定されるものではなく、配管10内を走行して行われる他の作業等にも利用できるものである。また、図1,3,4では、配管10は省略して図示している。
Hereinafter, an in-
4つのリンク部2a〜2dは、それぞれ略同形状の円筒状に形成されている。これらの4つのリンク部2a〜2dは、ジグザグ状に配列されており、前後方向に隣り合うそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の軸方向のなす角及びそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の寸法は略同一に形成されている。尚、隣り合うそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の軸方向のなす角及びそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の寸法は、管内走行装置1が走行する配管10の径等に応じて、適宜設定されるものであり、特に限定されるものではない。また、隣り合うそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の軸方向のなす角及びそれぞれのリンク部2(2a〜2d)の寸法は、必ずしも全て略同一である必要はなく、異なるように構成されていても良い。
The four
リンク部2aは、管内走行装置1の進行方向の最前方に位置しており、開放側の端部である前端には、リンク部2aの軸方向上に位置するロール回転軸6を介して移動ユニット4aが設けられており、後端には、略コの字型に形成されている第1連結部7が設けられている。リンク部2bは、リンク部2aの後方に位置しており、前端及び後端のそれぞれには、略コの字型に形成されている第1連結部7の溝内に納まる幅に形成されている第2連結部8が設けられている。リンク部2cは、リンク部2bの後方に位置しており、前端には、略コの字型に形成されている第1連結部7が設けられており、後端には、第1連結部7の溝内に納まる幅に形成されている第2連結部8が設けられている。リンク部2dは、リンク部2cの後方であり、管内走行装置1の進行方向の最後方に位置しており、前端には、略コの字型に形成されている第1連結部7が設けられており、開放側の端部である後端には、リンク部2dの軸方向上にあるロール回転軸6を介して移動ユニット4bが設けられている。
The
リンク部2aの後端に設けられる第1連結部7とリンク部2bの前端に設けられる第2連結部8は、それぞれ配管10の軸方向に直交する移動ユニット3aの車軸31周りに不図示のベアリング等を介して回動可能に連結されている。また、リンク部2bの後端に設けられる第2連結部8とリンク部2bの前端に設けられる第1連結部7は、それぞれ配管10の軸方向に直交する移動ユニット5の車軸51周りに不図示のベアリング等を介して回動可能に連結されている。また、リンク部2cの後端に設けられる第2連結部8とリンク部2dの前端に設けられる第1連結部7は、それぞれ配管10の軸方向に直交する移動ユニット3bの車軸31周りに不図示のベアリング等を介して回動可能に連結されている。これにより、管内走行装置1は、配管10の径に応じてそれぞれのリンク部2a〜2dが回動して、配管10内に挿入される。
The first connecting
移動ユニット3a及び移動ユニット3bは、それぞれリンク部2a、2b間及びリンク部2c、2d間に設けられるものであって、図2に示すように、それぞれ移動ユニット4a、4b及び移動ユニット5とは反対側の配管10の径方向の一方側(図2中の山側)に張り出すように設けられている。移動ユニット3a及び移動ユニット3bは、それぞれ配管10の軸方向に直交する車軸31と、車軸31に固定され、配管10の軸方向へ配管10の内壁面11a上を転動するオムニホイール(第1全方向移動部材)32とを備えている。
The moving
このオムニホイール32は、車軸31の両端側にそれぞれホイール本体33が固定されており、それぞれのホイール本体33には外周の接線方向に配置された不図示の軸が外周方向に所定角度間隔で複数設けられ、それらの軸にゴム等で外周を被膜した略樽型のローラ34がそれぞれ取り付けられている。このローラ34が取り付けられる軸は、車軸31の軸方向に対して直交するように設けられている。また、それぞれのホイール本体33は、周方向に所定角度だけずれた状態で対向するように車軸31に固定されており、車軸31の回転に伴って一体として回転するように構成されている。これにより、オムニホイール32は、ホイール本体33が配管10の軸方向へ回転するだけでなく、ローラ34が配管10の周方向へと受動的に回転することにより、周方向へも移動することが可能である。
The
また、リンク部2bの内部には、図5及び図6に示すように、移動ユニット3bのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させるための駆動力を発生させるモータ(第1駆動手段)12が内蔵されている。このモータ12の回転軸13は、図6に示すように、モータ12からの駆動力を伝達する傘歯車機構16に連結されている。傘歯車機構16は、回転軸13に固定され、回転軸13の回転に伴って回転する傘歯車と、回転軸13に直交する車軸31に固定されている傘歯車とが噛み合うように構成されている。従って、モータ12の駆動力によって回転軸13が回転することにより、傘歯車機構16を介して車軸31に駆動力が伝達され、車軸31が回転する。これにより、車軸31に固定されているオムニホイール32が配管10の軸方向へ能動的に回転することができる。尚、ここでは、リンク部2bの内部に内蔵されるモータ12によって、移動ユニット3bのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させる場合のみについて説明しているが、リンク2aの内部にもリンク2bと同様に移動ユニット3aのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させるための駆動力を発生させるモータ12が内蔵されており、同様の原理によって移動ユニット3aのオムニホイール32も配管10の軸方向へ能動的に回転することができる。このように管内走行装置1では、前後に独立したモータ12等の駆動手段を持つことにより、互いの出力を干渉させてより高い推進力を得ることができる。また、曲管やT字管等においては、前部が後部を牽引し、後部が前部を押し出すことにより、それらの配管内を安定的に移動することができる。また、モータ12は、外部に設けられるコントローラから不図示のケーブルを介して送られる制御信号によって制御できるように構成されており、モータ12の駆動方向を制御することにより、オムニホイール32の回転方向を切り替えることができる。尚、コントローラからモータ12へと送られる制御信号は、無線により送られるように構成されていても良い。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, a motor (first motor) that generates a driving force for actively rotating the
また、図5及び図6に示すように、移動ユニット3a、3bには、管内走行装置1が配管内10に挿入された際に、図2に二点鎖線で示す矢印Bの回動方向にそれぞれのリンク部2を付勢することによって、移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を配管10の一方側の内壁面11aに押し付けるためのコイルバネ(付勢手段)9がそれぞれ設けられている。このコイルバネ9は、詳しくは図示しないが、一端側が第1連結部7に取り付けられており、他端側が第2連結部8に取り付けられている。これにより、管内走行装置1は、配管10内へ挿入されると、このコイルバネ9によって移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32が内壁面11aに押し付けられる。そして、この状態で、モータ12の駆動力によってそれぞれのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させることにより、それぞれのオムニホイール32は内壁面11a上を転動し、管内走行装置1は配管10内を走行することができる。尚、移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を配管10の一方側の内壁面11aに押し付けるための付勢手段は、コイルバネ9に限定されてものではなく、それぞれのリンク部2を図2に二点鎖線で示す矢印Bの回動方向に付勢する付勢力を発生させることができるものであれば良い。
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, when the in-
移動ユニット5は、リンク部2b、2c間に設けられるものであって、図2に示すように、移動ユニット3a、3bとは反対側の配管10の径方向の他方側(図2中の谷側)に張り出すように設けられている。この移動ユニット5は、移動ユニット3a、3bと同形状に構成されており、配管10の軸方向に直交する車軸51と、車軸51に固定され、配管10の軸方向へ配管10の内壁面11b上を転動するオムニホイール(第2全方向移動部材)52とを備えている。
The moving
このオムニホイール52は、オムニホイール32と同様のものであり、車軸51の両端側にそれぞれホイール本体53が固定されており、それぞれのホイール本体53には外周の接線方向に配置された不図示の軸が外周方向に所定角度間隔で複数設けられ、それらの軸にゴム等で外周を被膜した略樽型のローラ54がそれぞれ取り付けられている。また、それぞれのホイール本体53は、周方向に所定角度だけずれた状態で対向するように車軸51に固定されており、車軸51の回転に伴って一体として回転するように構成されている。これにより、オムニホイール52は、ホイール本体33が配管10の軸方向へ回転するだけでなく、ローラ54が配管10の内壁面11b上を周方向へと受動的に回転することにより、周方向へも移動することが可能である。尚、ここでのオムニホイール52は、オムニホイール32とは異なり、モータ等の駆動手段からの駆動力によって配管10の軸方向へ能動的に回転するものではなく、配管10の軸方向へも受動的に回転するものであるが、これに限定されるものではなく、オムニホイール52もオムニホイール32と同様にモータ等の駆動手段からの駆動力によって配管10の軸方向へ能動的に回転するように構成しても良い。また、移動ユニット3a、3b及び移動ユニット5に設けられる移動部材は、オムニホイール等の全方向移動車輪に限定されるものではなく、配管10の軸方向に移動ができ、且つ、その移動方向に対して直交する方向(配管の周方向)に移動ができるものであれば良く、例えば、進行方向に対しては十分な摩擦を得ることができ(グリップ力が高く)、それに直交する方向には滑りやすいという特性を有する材質のものを複数互いに異なる方向に組み合わせて、それぞれを歩行時の脚の軌道に合わせて動かすことによって同様の機能を持たせるようにしても良い。
The
移動ユニット4a、4bは、リンク部2aの開放側の端部である前端及びリンク部2dの開放側の端部である後端にそれぞれロール回転軸6を介して設けられるものであって、図2に示すように、移動ユニット3a、3bとは反対側の配管10の径方向の他方側(図2中の谷側)に張り出すように設けられている。移動ユニット4a、4bは、それぞれリンク部2a、2dの軸方向に対して直交する車軸41と、車軸41の両端側にそれぞれ配管10の軸方向に受動的に回転可能に支持されるロール回転用部材である一対の半球状に形成される車輪42とを備えている。
The moving
リンク部2dの内部には、図5に示すように、管内走行装置1のロール姿勢角を変えるために、移動ユニット4bの一対の半球状の車輪42をリンク部4bの軸方向周りに能動的にロール回転させるための駆動力を発生させるモータ(第2駆動手段)14が内蔵されている。このモータ14の回転軸15には、ロール回転軸6が装着されており、回転軸15の回転に伴ってロール回転軸6もリンク部4bの軸方向周りに回転するように構成されている。また、移動ユニット4bの車軸41は、図5に示すように、ロール回転軸6を貫通するようにして取り付けられている。従って、モータ14の駆動力によって回転軸15が回転することにより、回転軸15と共にロール回転軸6が回転する。これにより、管内走行装置1では、車軸41がロール回転軸6と共に回転し、車軸41の両端側に設けられている一対の半球状の車輪42をリンク部4bの軸方向周りに能動的にロール回転させることによって、配管10の周方向へ内壁面11上を能動的に移動させることができる。尚、ここでは、リンク部2dの内部に内蔵されるモータ14によって、移動ユニット4bの一対の半球状の車輪42をリンク部2bの軸方向周りに能動的にロール回転させる場合のみについて説明しているが、リンク部2aの内部にもリンク部2dと同様にモータ14が内蔵されており、同様の原理によって移動ユニット4aの一対の半球状の車輪42をリンク部2aの軸方向周りに能動的にロール回転させることができる。また、モータ14は、モータと同様に外部に設けられるコントローラから不図示のケーブルを介して又は無線により送られる制御信号によって制御できるように構成されている。
As shown in FIG. 5, inside the
以下、本実施形態に係る管内走行装置1の走行動作の一例について、図面を参照しつつ説明する。管内走行装置1では、配管10内を直進する場合には、図1〜図4に示すように、移動ユニット4a、4bの一対の半球状の車輪42を傾けずに、移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を一方の内壁面11aに押し付けた状態で、モータ12の駆動力によって移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させる。これにより、それぞれのオムニホイール32は内壁面11a上を転動し、且つ、移動ユニット4a、4bの一対の半球状の車輪42及び移動ユニット5のオムニホイール52が配管10の軸方向へ配管10の内壁面11b上を受動的に転動することにより、配管10内を直進走行することができる。
Hereinafter, an example of the traveling operation of the in-
また、配管10内を螺旋状に走行する場合には、管内走行装置1は、例えば、図7及び図8に示すように、移動ユニット4aの一対の半球状の車輪42をモータ14の駆動力によってリンク部4aの軸方向周りに能動的にロール回転させて傾いた状態にし、そのロール回転角を一定維持したまま、モータ12の駆動力によって移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させる。これにより、従来のような螺旋運動も必要に応じて行うことができる。
When traveling in the
また、管内走行装置1では、例えば、図9に示すような曲管10aを走行する場合には、管内走行装置1の屈曲方向を曲管10aの湾曲方向に合わせる必要がある。この場合には、図9(a)に示す状態から、移動ユニット4a、4bのそれぞれの一対の半球状の車輪42をモータ14の駆動力によってリンク部4a、4bの軸方向周りに能動的にロール回転させることにより管内走行装置1のロール姿勢角をその場で変えて、図9(b)に示すように、管内走行装置1の屈曲方向(進行方向)を曲管10aの湾曲方向に合わせるようにする。そして、この図9(b)に示す状態で、モータ12の駆動力によって移動ユニット3a、3bのそれぞれのオムニホイール32を配管10の軸方向へ能動的に回転させることにより、管内走行装置1は曲管10a内を走行することができる。
Further, in the in-
尚、本実施形態に係る管内走行装置1では、リンク部2aの開放側の端部である前端及びリンク部2dの開放側の端部である後端のそれぞれにロール回転可能な一対の車輪42を有する移動ユニット4a、4bを設けた例を示しているが、いずれか一方のみをロール回転可能に構成するようにしても良い。また、移動ユニット5の移動部材52を能動的にロール回転可能に構成するようにしても良い。また、本実施形態に係る管内走行装置1では、4つのリンク部2(2a〜2d)をジグザグ状に配列している例を示しているが、これに限定されるものではなく、リンク部2は4つ以上ジグザグ状に設けられていても良い。
In the in-
尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the idea of the present invention.
1 管内走行装置
2 リンク部
3 移動ユニット
32 オムニホイール(第1全方向移動部材)
4 移動ユニット
42 半球状の車輪
5 移動ユニット
52 オムニホイール(第2全方向移動部材)
9 コイルバネ(付勢手段)
10 配管
11 内壁面
12 モータ(第1駆動手段)
14 モータ(第2駆動手段)
DESCRIPTION OF
4 moving
9 Coil spring (biasing means)
10 piping 11
14 Motor (second drive means)
Claims (4)
前記リンク部間及び前記配管の軸方向の前後両端側に位置する前記リンク部の開放側の端部にそれぞれ設けられ、前記配管の軸方向へ前記配管の内壁面上を移動可能な移動部材を有する複数の移動ユニットとを備える管内走行装置であって、
前記配管の径方向の一方側に張り出して設けられる前記移動ユニットのうち少なくとも2つの前記移動ユニットの前記移動部材は、第1駆動手段によって前記配管の軸方向へ前記内壁面上を能動的に移動可能、且つ、前記配管の周方向へ前記内壁面上を受動的に移動可能な第1全方向移動部材であり、
前記配管の径方向の他方側に張り出して設けられる前記移動ユニットのうち少なくとも1つの前記移動ユニットの前記移動部材は、ロール姿勢角を変えるために、前記配管の周方向へ前記内壁面上を能動的に移動可能、且つ、前記配管の軸方向へ前記内壁面上を受動的に移動可能なロール回転用部材であり、
前記第1全方向移動部材を有する前記移動ユニット及び前記ロール回転用部材を有する前記移動ユニット以外の前記移動ユニットの前記移動部材は、前記配管の軸方向へ前記内壁面上を移動可能、且つ、前記配管の周方向へ前記内壁面上を移動可能な第2全方向移動部材であり、
前記第1全方向移動部材を前記配管の前記内壁面に押し付けるための付勢手段を備えることを特徴とする管内走行装置。 At least four link portions arranged in a zigzag shape in a state of being bent with respect to the axial direction of the pipe, and provided so as to be rotatable around an axial direction perpendicular to the axial direction of the pipe;
A moving member provided between the link portions and at the open side end portions of the link portions positioned on both front and rear end sides in the axial direction of the pipe, and movable on the inner wall surface of the pipe in the axial direction of the pipe. An in-pipe travel apparatus comprising a plurality of moving units,
The moving members of at least two of the moving units that are provided to project to one side in the radial direction of the pipe are actively moved on the inner wall surface in the axial direction of the pipe by the first driving means. And a first omnidirectional moving member capable of passively moving on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe,
The moving member of at least one moving unit of the moving units provided to project to the other side in the radial direction of the pipe is active on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe in order to change a roll posture angle. A roll rotating member that is movable in a movable manner and passively movable on the inner wall surface in the axial direction of the pipe,
The moving unit of the moving unit other than the moving unit having the first omnidirectional moving member and the moving unit having the roll rotating member is movable on the inner wall surface in the axial direction of the pipe, and A second omnidirectional moving member capable of moving on the inner wall surface in the circumferential direction of the pipe;
An in-pipe travel apparatus comprising urging means for pressing the first omnidirectional moving member against the inner wall surface of the pipe.
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