JP2941040B2 - Pipe self-propelled device - Google Patents

Pipe self-propelled device

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JP2941040B2
JP2941040B2 JP2305181A JP30518190A JP2941040B2 JP 2941040 B2 JP2941040 B2 JP 2941040B2 JP 2305181 A JP2305181 A JP 2305181A JP 30518190 A JP30518190 A JP 30518190A JP 2941040 B2 JP2941040 B2 JP 2941040B2
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moving body
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康弘 植田
響 今川
敏彦 鈴田
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康一 巽
克哉 鈴木
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は工業管路または生体管路の内部を自走する管
内自走装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an in-pipe self-propelled device that self-propells inside an industrial pipe or a biological pipe.

[従来の技術] この種の管内自走装置においての自走手段として、例
えば特開平2−136119号公報で知られたものがある。こ
の方式は流体圧によって軸方向へ伸縮するチューブ状の
進退駆動用弾性体とこの弾性体の前後に設けた一対のバ
ルーンとからなり、その弾性体と一対のバルーンの膨縮
を制御して移動させるものである。
[Prior Art] As a self-propelling means in this kind of in-pipe self-propelling apparatus, there is one known, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-136119. This system consists of a tube-like elastic body for driving forward and backward, which expands and contracts in the axial direction by fluid pressure, and a pair of balloons provided before and after this elastic body, and moves by controlling expansion and contraction of the elastic body and the pair of balloons. It is to let.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の自走方式ではその弾性体やバル
ーン等からなる駆動部の構造がかなり複雑なものとなる
とともに、コスト高になる。また、一般に、正確な走行
の制御が困難であり、特に、微少な動きを正確に行うこ
とができない。さらに、同じ装置での微動と粗動を行う
ことができなかった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional self-propelled system, the structure of the driving unit including the elastic body, the balloon, and the like becomes considerably complicated, and the cost increases. In general, it is difficult to accurately control traveling, and particularly, it is not possible to accurately perform a minute movement. Further, fine movement and coarse movement cannot be performed by the same device.

本発明は前記課題に着目してなされたもので、その目
的とするところは、簡単な構成で、正確な走行動作を制
御できるとともに、同じ装置で微動と粗動を行うことが
できる方式の管内自走装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a simple structure, in which a precise movement can be controlled, and a fine movement and a coarse movement can be performed by the same device. It is to provide a self-propelled device.

[課題を解決するための手段および作用] 前記課題を解決するために本発明の管内自走装置は、
軸方向へ急速変形して伸縮可能な圧電素子を設け、この
圧電素子の軸方向の一端には自走しようとする管内の壁
面より摩擦力を受ける移動体を設け、前記圧電素子の軸
方向の他端には前記移動部材より質量の小さな慣性体を
設け、駆動制御手段によって前記圧電素子に印加する駆
動電圧を制御して前記圧電素子がその軸方向へ急速変形
して伸縮するときの前記慣性体の慣性力と移動部材受け
る摩擦力を利用して前記移動部材を移動させて走行動作
を行うようにしたものである。
[Means and Actions for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the in-pipe self-propelled device of the present invention comprises:
A piezoelectric element capable of being rapidly deformed and expanded and contracted in the axial direction is provided. At one axial end of the piezoelectric element, a moving body that receives a frictional force from a wall in a tube that is about to run is provided. At the other end, an inertia body having a smaller mass than the moving member is provided, and a drive control means controls a drive voltage applied to the piezoelectric element, and the inertia when the piezoelectric element rapidly deforms and expands and contracts in its axial direction. The moving member is moved by using the inertial force of the body and the frictional force received by the moving member to perform a traveling operation.

[実施例] 第1図は本発明の第1の実施例を示すものである。こ
の実施例の管内自走装置1は管路2の内部において内視
鏡の挿入部3の走行を案内するためのものである。
Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The in-pipe self-propelled device 1 of this embodiment is for guiding the traveling of the insertion section 3 of the endoscope inside the pipe line 2.

すなわち、この管内自走装置1は移動体としての前端
部材4と慣性体としての後端部材5とこの両者間を連結
する中空な積層型圧電素子(PZT)6とで構成してな
り、前端部材4と後端部材5とには直視型内視鏡の挿入
部3を通せる挿通孔7,8が形成されている。前端部材4
の挿通孔7は内視鏡の挿入部3を密に通せる小さな径で
形成され、後端部材5の挿通孔8は内視鏡の挿入部3を
緩く通せる大きな径で形成されている。また、前端部材
4にはその挿通孔4に通した挿入部3を締め付けて固定
する止めねじ9が取り付けられている。そして、内視鏡
の挿入部3は第1図で示すように前端部材4の挿通孔7
から中空な積層型圧電素子6の内部を通して後端部材5
の挿通孔8に挿通され、前端部材4に止めねじ9で固定
されている。直視観察を行う挿入部3の先端部3aは前端
部材4の前端面から露出して前方を向いている。中空な
積層型圧電素子6の外周にはその圧電素子6を保護する
ためのコイル10が巻装されている。また、積層型圧電素
子6の電極11には電圧印加用のリード線12が接続されて
おり、このリード線12は後端部材5の挿通孔8を通じて
後方へ導かれ、内視鏡の挿入部3に沿って後方へ導かれ
ている。リード線12は挿入部3の外周に止め具13を使用
して止められている。このようにしてリード線12は図示
しない駆動電源に接続され、制御手段によって積層型圧
電素子6に対する印加電圧を制御するようになってい
る。
That is, the in-pipe self-propelled device 1 comprises a front end member 4 as a moving body, a rear end member 5 as an inertial body, and a hollow laminated piezoelectric element (PZT) 6 connecting the two. The member 4 and the rear end member 5 are formed with insertion holes 7 and 8 through which the insertion portion 3 of the direct-view endoscope can pass. Front end member 4
The insertion hole 7 is formed with a small diameter that allows the insertion portion 3 of the endoscope to pass tightly, and the insertion hole 8 of the rear end member 5 is formed with a large diameter that allows the insertion portion 3 of the endoscope to pass loosely. . The front end member 4 is provided with a set screw 9 for tightening and fixing the insertion portion 3 passed through the insertion hole 4. The insertion portion 3 of the endoscope is inserted into the insertion hole 7 of the front end member 4 as shown in FIG.
From the rear end member 5 through the inside of the hollow laminated piezoelectric element 6
, And is fixed to the front end member 4 with a set screw 9. The distal end portion 3a of the insertion portion 3 for direct observation is exposed from the front end surface of the front end member 4 and faces forward. A coil 10 for protecting the piezoelectric element 6 is wound around the outer periphery of the hollow laminated piezoelectric element 6. A lead wire 12 for voltage application is connected to the electrode 11 of the laminated piezoelectric element 6, and this lead wire 12 is guided backward through the insertion hole 8 of the rear end member 5, and is inserted into the insertion portion of the endoscope. It is guided backward along 3. The lead wire 12 is fixed to the outer periphery of the insertion portion 3 using a stopper 13. In this manner, the lead wire 12 is connected to a drive power supply (not shown), and the voltage applied to the multilayer piezoelectric element 6 is controlled by the control means.

また、この管内自走装置1の前端部材4はその外径お
よび前後に沿う長さが後端部材5に比べて大きく形成さ
れている。そして、前端部材4は管路2の内壁に接触し
て摩擦力を受けるようになっている。管内自走装置1の
後端部材5は前端部材4よりその外径および前後に沿う
長さが小さく形成されている。このため、後端部材5は
通常管路2の内壁に接触しない状態に配置されることに
なる。また、前端部材4と後端部材5の質量を比べる
と、前端部材4に比べて後端部材5の方が小さい。つま
り、後述するように走行動作を行う際、前端部材4は管
路2の壁面から摩擦を受けながら移動する移動体として
機能し、後端部材5は慣性体として機能する。
The front end member 4 of the in-pipe self-propelled device 1 is formed to have a larger outer diameter and a length along the front and rear than the rear end member 5. Further, the front end member 4 comes into contact with the inner wall of the conduit 2 and receives a frictional force. The rear end member 5 of the in-pipe self-propelled device 1 is formed to have a smaller outer diameter and a length along the front and rear than the front end member 4. For this reason, the rear end member 5 is normally arranged so as not to contact the inner wall of the pipeline 2. When comparing the masses of the front end member 4 and the rear end member 5, the rear end member 5 is smaller than the front end member 4. That is, when performing a traveling operation as described later, the front end member 4 functions as a moving body that moves while receiving friction from the wall surface of the pipeline 2, and the rear end member 5 functions as an inertial body.

第2図および第3図は本発明の自走装置1の移動原理
を概念的に示したものである。
2 and 3 conceptually show the principle of movement of the self-propelled device 1 of the present invention.

第2図で示すように質量の大きな移動体(前端部材
4)をM、質量の小さな慣性体(後端部材5)をm、移
動体Mと慣性体mを連結する積層型圧電素子をPとして
説明する。そして、積層型圧電素子Pに第3図で示すよ
うな波形の駆動電圧を印加することにより自走装置1全
体の前進または後退動作を行なわせることができる。
As shown in FIG. 2, M is a moving body having a large mass (front end member 4), m is an inertial body having a small mass (rear end member 5), and P is a laminated piezoelectric element connecting the moving body M and the inertial body m. It will be described as. Then, by applying a drive voltage having a waveform as shown in FIG. 3 to the laminated piezoelectric element P, the forward / backward operation of the entire self-propelled device 1 can be performed.

まず、前進、つまり、左方へ移動するときの動作につ
いて説明する。第2図左側の図で示すように動作スター
ト前において移動体MはベースB上におかれて静止摩擦
力で保持され、圧電素子Pは縮んだ状態にある。このた
め、慣性体mは前方の移動体Mに引き寄せられて待機し
ている。
First, the operation when moving forward, that is, when moving to the left, will be described. Before the start of the operation, the moving body M is placed on the base B and held by the static frictional force, and the piezoelectric element P is in a contracted state as shown in the diagram on the left side of FIG. For this reason, the inertial body m is attracted by the moving body M ahead and stands by.

この状態から圧電素子Pに高圧の駆動電圧を瞬時に印
加して圧電素子Pを急激に伸ばすと、移動体Mと慣性体
mが互いに逆方向へ同時に移動する。このとき、移動体
Mは動摩擦力を受けながら前方へ距離Δm1移動する。
In this state, when a high drive voltage is instantaneously applied to the piezoelectric element P to rapidly expand the piezoelectric element P, the moving body M and the inertial body m move simultaneously in opposite directions. At this time, the moving body M moves forward by a distance Δm 1 while receiving the dynamic frictional force.

ついで、圧電素子Pに対する印加電圧を低減させて圧
電素子Pを縮めて移動体M側へ慣性体mを一定の速度ま
たは小さな加速度でゆっくりと引き戻す。このとき、移
動体MはベースBとの摩擦力で保持されて止まるように
その速度を小さくしている。
Next, the voltage applied to the piezoelectric element P is reduced to contract the piezoelectric element P, and the inertial body m is slowly pulled back toward the moving body M at a constant speed or a small acceleration. At this time, the speed of the moving body M is reduced so that the moving body M is stopped by the frictional force with the base B.

圧電素子Pが充分に縮んだところで、通電を急に止め
て慣性体mの動きを急に止める。つまり、引き戻しを急
に停止させると、慣性体mが移動体Mに衝突する作用と
なる。これによって、自走装置の全体が、前記摩擦力に
打ち勝って前進を始め、運動エネルギを移動体Mの動摩
擦力によって失われるまで移動して停止する。この動作
によって前方へ距離Δm2移動する。
When the piezoelectric element P has sufficiently shrunk, the energization is suddenly stopped and the movement of the inertial body m is suddenly stopped. That is, when the pullback is suddenly stopped, the inertial body m has an effect of colliding with the moving body M. As a result, the entire self-propelled device starts moving forward by overcoming the frictional force, and moves and stops until kinetic energy is lost by the dynamic frictional force of the moving body M. This operation moves the distance Δm 2 forward.

しかして、1サイクル動作で(Δm1+Δm2)の距離を
前進することができる。この微動前進を繰り返すことに
より大きく前進させることができる。なお、電圧を引き
下げた後に直ぐに立ち上げをことにより急速変形時に発
生したエネルギを次の急速変形時に加味すれば、より大
きな運動量を得ることができる。
Thus, it is possible to move forward by a distance of (Δm 1 + Δm 2 ) in one cycle operation. By repeating this fine movement advance, it is possible to greatly advance. In addition, if the energy generated at the time of rapid deformation is taken into account at the time of the next rapid deformation by starting up immediately after the voltage is lowered, a larger momentum can be obtained.

一方、後退、つまり、右方向へ移動するときには、前
記動作パターンの逆動作を行なわせる。すなわち、第2
図右側の図で示すように動作スタート前において移動体
MはベースB上におかれて摩擦力で保持され、圧電素子
Pは伸びた状態にある。このため、慣性体mは前方の移
動体Mから離れている。
On the other hand, when retreating, that is, when moving in the right direction, the reverse operation of the operation pattern is performed. That is, the second
As shown in the diagram on the right side of the figure, before the operation starts, the moving body M is placed on the base B and held by frictional force, and the piezoelectric element P is in an extended state. Therefore, the inertial body m is separated from the moving body M ahead.

この状態から圧電素子Pに対する高電圧の印加を瞬時
に消去し、圧電素子Pを急激に縮小すると、移動体Mの
摩擦力に比べて慣性体mの慣性力が相対的に大きくな
り、移動体Mと慣性体mが互いに逆方向へ同時に移動す
る。このとき、移動体Mは後方へ距離Δm1移動する。
When the application of the high voltage to the piezoelectric element P is instantaneously erased from this state, and the piezoelectric element P is rapidly reduced, the inertial force of the inertial body m becomes relatively larger than the frictional force of the moving body M. M and the inertial body m move simultaneously in opposite directions. At this time, the moving body M moves backward by a distance Δm 1 .

ついで、圧電素子Pに対する印加電圧を次第に増加さ
せて圧電素子Pを伸ばして移動体M側から慣性体mを一
定の加速度で後退させる。このとき、移動体Mはベース
Bとの摩擦力で保持されて止っているようにゆっくりと
伸ばす。
Next, the voltage applied to the piezoelectric element P is gradually increased to extend the piezoelectric element P, and the inertial body m is moved backward at a constant acceleration from the moving body M side. At this time, the moving body M is slowly extended as if stopped by being held by the frictional force with the base B.

圧電素子Pが充分に伸びたところで、慣性体mの動き
を急に止める。これによって、大きな慣性力が生じて自
走装置1全体が、前記摩擦力に打ち勝って後退を始め、
その自走装置1全体の運動エネルギが移動体Mの動摩擦
力によって失われるまで移動して停止する。この動作に
よって後方へ距離Δm2移動する。
When the piezoelectric element P has sufficiently expanded, the movement of the inertial body m is suddenly stopped. As a result, a large inertial force is generated, and the entire self-propelled device 1 starts retreating by overcoming the frictional force,
The self-propelled device 1 moves and stops until the kinetic energy of the entire self-propelled device 1 is lost by the dynamic frictional force of the moving body M. This operation moves the distance Δm 2 backward.

しかして、この1サイクル動作で(Δm1+Δm2)の距
離を後退させることができる。この微動後退を繰り返す
ことにより大きく後退させることができる。
Thus, the distance of (Δm 1 + Δm 2 ) can be reduced by this one-cycle operation. By repeating this fine movement retreat, it can be made to retreat largely.

このような原理で自走装置の全体が前進または後退す
ることにより内視鏡の挿入部3の走行を駆動することが
できる。
The traveling of the insertion section 3 of the endoscope can be driven by the forward / backward movement of the entire self-propelled device based on such a principle.

第4図ないし第5図は本発明の第2の実施例を示すも
のである。この実施例は前端部材15を慣性体mとし、後
端部材16を移動体Mとして構成し、この両部材15,16間
を中空な積層型圧電素子17(P)で連結したものであ
る。また、この両部材15,16および中空な積層型圧電素
子17には前述したように内視鏡の挿入部3を挿通する
が、この挿入部3は第5図で示すように後端部材16に設
けた止めねじ9によって固定している。さらに、前端部
材15より質量の大きな移動体としての後端部材16は、磁
性体から形成されている(必ずしも磁性体で形成する必
要はない。)。後端部材16の内部にはその軸中心のまわ
りに同心的に電磁コイル18が配置してなり、これによっ
て後端部材16は電磁石として構成されている。電磁コイ
ル18に通じるリード線19と前述したように積層型圧電素
子6の電極11に通じる電圧印加用のリード線12とはまと
められて止め具13を使用して挿入部3の外周に止められ
ている。電圧印加用のリード線12は後端部材16内に形成
した導通孔20を通じて後方へ案内されている。
FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the front end member 15 is constituted by an inertial body m and the rear end member 16 is constituted by a moving body M, and these two members 15, 16 are connected by a hollow laminated piezoelectric element 17 (P). The insertion portion 3 of the endoscope is inserted through both the members 15 and 16 and the hollow laminated piezoelectric element 17 as described above, and the insertion portion 3 is connected to the rear end member 16 as shown in FIG. And is fixed by a set screw 9 provided in the above. Further, the rear end member 16 as a moving body having a larger mass than the front end member 15 is formed of a magnetic material (not necessarily formed of a magnetic material). Inside the rear end member 16, an electromagnetic coil 18 is arranged concentrically around the axis thereof, whereby the rear end member 16 is configured as an electromagnet. The lead wire 19 leading to the electromagnetic coil 18 and the lead wire 12 for voltage application leading to the electrode 11 of the multi-layer piezoelectric element 6 are combined and stopped on the outer periphery of the insertion portion 3 using the stopper 13 as described above. ing. The lead wire 12 for voltage application is guided rearward through a conduction hole 20 formed in the rear end member 16.

この実施例では機能的に移動体を構成する後端部材16
を電磁石として構成する。そして、前述したように走行
動作を行なわせる際、電磁コイル18を励磁して後端部材
16を管路の壁面に磁気的に吸着させる動作を行うように
する。したがって、移動体としての後端部材16が管路2
の内面に対しての摩擦力を大きくできるから、動作の安
定を図ることができる。管路2の壁面に対する摩擦力を
高め得るから、その分、後端部材16の質量を小さくする
ことができる。また、前端部材15のみの移動を速め、走
行速度および走行力を高めることもできる。さらに、走
行させる管路が水平でない場合、例えば垂直な管路や傾
く管路でも容易に上昇動作させることができる。その他
は前記第1の実施例と同様である。
In this embodiment, the rear end member 16 functionally constituting the moving body is provided.
As an electromagnet. When the traveling operation is performed as described above, the electromagnetic coil 18 is excited and the rear end member is activated.
The operation of magnetically adsorbing 16 to the wall of the pipeline is performed. Therefore, the rear end member 16 as the moving body is connected to the pipe 2
The frictional force with respect to the inner surface can be increased, so that the operation can be stabilized. Since the frictional force against the wall of the pipe 2 can be increased, the mass of the rear end member 16 can be reduced accordingly. Further, the movement of only the front end member 15 can be accelerated to increase the traveling speed and the traveling force. Furthermore, when the pipeline to be run is not horizontal, for example, a vertical pipeline or an inclined pipeline can be easily raised. Others are the same as the first embodiment.

なお、この実施例において電磁石を構成する代わりに
その移動体の部材を永久磁石で構成してもよい。もっと
も、電磁石で構成した場合にはその移動体を静止させて
おくべき工程のみにその電磁石を励磁して静止力を高め
るように制御してもよい。
In this embodiment, instead of forming the electromagnet, the member of the moving body may be formed of a permanent magnet. However, in the case of using an electromagnet, control may be performed such that the electromagnet is excited only in the step where the moving body should be kept stationary to increase the static force.

第6図ないし第7図は本発明の第3の実施例を示すも
のである。この第3の実施例は前記第2の実施例におい
ての摩擦力を高める電磁石の代わりにバルーン21を、移
動体としての後端部材16の外周に設けたものである。バ
ルーン21の内部は後端部材16の内部に形成した供給路22
と排出路23に通じており、供給路22には供給チューブ2
4、排出路23には排出チューブ25が接続されている。供
給チューブ24および排出チューブ25は止め具13によって
電圧印加用のリード線12とともに挿入部3の外周に止め
られている。
FIG. 6 and FIG. 7 show a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, a balloon 21 is provided on the outer periphery of the rear end member 16 as a moving body instead of the electromagnet for increasing the frictional force in the second embodiment. The inside of the balloon 21 is provided with a supply path 22 formed inside the rear end member 16.
Supply passage 22 and the supply tube 2
4. A discharge tube 25 is connected to the discharge path 23. The supply tube 24 and the discharge tube 25 are fixed to the outer periphery of the insertion section 3 together with the lead wire 12 for voltage application by the stopper 13.

しかして、供給チューブ24を通じて加圧流体をバルー
ン21に供給することによってそのバルーン21を膨脹し、
走行する管路2の壁面に押し当てるようにする。これに
よって管路2の壁面に対する摩擦力を高めることができ
る。
Thus, the balloon 21 is inflated by supplying pressurized fluid to the balloon 21 through the supply tube 24,
The wall is pressed against the wall of the running pipeline 2. Thereby, the frictional force with respect to the wall surface of the pipeline 2 can be increased.

第8図は本発明の第4の実施例を示すものである。こ
の第4の実施例は、前記第1の実施例においてのものと
同様、移動体としての前端部材4、慣性体としての後端
部材5、およびその両者間を連結する中空な積層型圧電
素子6とで管内自走装置1を構成するが、これに自走式
の薬液注入装置30を組み込んで構成した点が異なる。す
なわち、管内自走装置1の移動体としての前端部材4に
は薬液室31を形成し、この薬液室31内には第2の慣性体
として機能するピストン部材32が液密的に軽く摺動自在
に内挿している。管内自走装置1の慣性体として機能す
る後端部材5には貫通孔33を形成してなり、この貫通孔
33には第2の移動体として機能するスライド部材34がス
ライド自在に貫挿されている。貫通孔33に対してスライ
ド部材としての慣性部材34は摩擦力で保持されている。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, as in the first embodiment, a front end member 4 as a moving body, a rear end member 5 as an inertial body, and a hollow laminated piezoelectric element connecting the two. 6 constitutes the in-pipe self-propelled device 1, but differs in that a self-propelled chemical liquid injector 30 is incorporated into this device. That is, a chemical solution chamber 31 is formed in the front end member 4 as a moving body of the in-pipe self-propelled device 1, and a piston member 32 functioning as a second inertial body slides lightly and lightly in the chemical solution chamber 31. Interpolated freely. A through hole 33 is formed in the rear end member 5 functioning as the inertial body of the in-pipe self-propelled device 1.
A slide member 34 functioning as a second moving body is slidably inserted through 33. An inertia member 34 as a slide member is held by a frictional force with respect to the through hole 33.

ピストン部材32と慣性部材34は管内自走装置1の中空
な積層型圧電素子6の内部を通る第2の積層圧電素子35
で連結している。つまり、このピストン部材32、スライ
ド部材34、および第2の積層圧電素子35で第2の自走装
置を構成している。第2の積層圧電素子35にはこれに駆
動電圧を供給する第2のリード線37が接続されている。
The piston member 32 and the inertia member 34 are connected to the second laminated piezoelectric element 35 passing through the hollow laminated piezoelectric element 6 of the in-tube self-propelled device 1.
Are connected by That is, the piston member 32, the slide member 34, and the second laminated piezoelectric element 35 constitute a second self-propelled device. The second laminated piezoelectric element 35 is connected to a second lead wire 37 for supplying a drive voltage thereto.

また、前端部材4の全端壁部には薬液室31に通じる注
出口38が形成されている。注出口38には逆流を阻止する
ための逆止弁39が設けられている。
Further, a spout 38 communicating with the chemical solution chamber 31 is formed on the entire end wall of the front end member 4. The outlet 38 is provided with a check valve 39 for preventing backflow.

しかして、管内自走装置1自体は前述した通りに管路
2の内部を自走させることができる。そして、この管内
自走装置1に組み込まれた自走式の薬液注入装置30が同
じように作動させてピストン部材32を前進させれば、薬
液室31内の薬液40をその移動量に応じて管路2の内部へ
注入させることができる。つまり、この自走装置1はい
わゆる薬液注入用カプセルとして機能する。もちろん、
この構成に内視鏡を案内する機能を付加したものであっ
てもよい。また、薬液40だけでなく他の液体を注入する
ものでもよいし、さらには逆に管路中から体液等を採取
するものとして構成することもできる。
Thus, the in-pipe self-propelled device 1 itself can be self-propelled inside the pipe line 2 as described above. If the self-propelled chemical liquid injector 30 incorporated in the in-pipe self-propelled device 1 is operated in the same manner to advance the piston member 32, the chemical liquid 40 in the chemical liquid chamber 31 is moved according to the amount of movement. It can be injected into the pipe 2. That is, the self-propelled device 1 functions as a so-called drug solution injection capsule. of course,
A function of guiding the endoscope may be added to this configuration. In addition, it may be configured to inject not only the drug solution 40 but also another liquid, or, conversely, it may be configured to collect a body fluid or the like from a conduit.

第9図ないし第11図は本発明の第5の実施例を示すも
のである。この実施例では圧電素子Pを駆動したときそ
の管内自走装置1から放射(送信)する超音波を受信す
る超音波受信器50を設けたものである。そして、前記圧
電素子Pに対する駆動信号から知れる送信時から受信時
までの時間を知り、これより超音波受信器50から管内自
走装置1までの距離を間接的に測定するものである。こ
の場合、前記圧電素子Pに対する発振駆動信号としては
前述したような走行動作を行なわせる移動用の駆動信号
そのものでもよいし、特別に位置検出用の周波数の高い
交番電圧を印加するようにしてもよい。なお、管内自走
装置1側を受信器とし、これとは別に設けた発振器から
の超音波を受信するようにしてもよい。また、管内自走
装置1の慣性体mから放射した超音波の反射はをその慣
性体mで受け、圧電素子Pで受信するようにしてその時
間差を測定するようにしてもよい。
FIG. 9 to FIG. 11 show a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, an ultrasonic receiver 50 is provided for receiving an ultrasonic wave radiated (transmitted) from the self-propelled device 1 in the tube when the piezoelectric element P is driven. Then, the time from the transmission time to the reception time, which is known from the drive signal for the piezoelectric element P, is known, and the distance from the ultrasonic receiver 50 to the in-pipe self-propelled device 1 is indirectly measured. In this case, the oscillation drive signal for the piezoelectric element P may be a drive signal for movement for performing the above-described traveling operation, or an alternating voltage having a particularly high frequency for position detection may be applied. Good. The in-pipe self-propelled device 1 may be used as a receiver, and may receive ultrasonic waves from an oscillator provided separately. Further, the reflection of the ultrasonic wave radiated from the inertial body m of the in-tube self-propelled device 1 may be received by the inertial body m and received by the piezoelectric element P to measure the time difference.

第10図は管路2の入り口に超音波受信器50を設置し、
その管路2内を自走する管内自走装置1までの距離を測
定し、管内2における内管内自走装置1の位置を知るよ
うにした例である。
Fig. 10 shows the installation of the ultrasonic receiver 50 at the entrance of the pipeline 2,
This is an example in which the distance to the in-pipe self-propelled device 1 that runs in the pipe line 2 is measured, and the position of the inner-pipe self-propelled device 1 in the pipe 2 is known.

第11図は複数の超音波受信器50を異なる位置に設置
し、管内自走装置1から各超音波受信器50までの距離を
それぞれ測定してこれらのデータから3次元的な位置を
測定するようにしている例である。
FIG. 11 shows a case where a plurality of ultrasonic receivers 50 are installed at different positions, distances from the in-pipe self-propelled device 1 to each ultrasonic receiver 50 are measured, and a three-dimensional position is measured from these data. This is an example.

なお、本発明は前記各実施例のものに限定されるもの
ではなく、種々の変形例が考えられるものである。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are conceivable.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の管内自走装置によれば、
軸方向へ伸縮可能な圧電素子とこの圧電素子の軸方向の
一端に設けた摩擦力発生用移動体と前記圧電素子の軸方
向の他端に設けた慣性体とによって構成するから、その
走行機構部の構成が簡単になるとともに、駆動制御手段
によって前記圧電素子に駆動電圧を適宜印加して前記圧
電素子をその軸方向へ伸縮して摩擦力と慣性力を利用し
た走行動作を行なわせる結果、正確な走行動作を制御で
きるとともに、同じ装置で微動と粗動を行うことができ
ることになる。
[Effect of the Invention] As described above, according to the in-pipe self-propelled device of the present invention,
The traveling mechanism is constituted by a piezoelectric element which can be expanded and contracted in the axial direction, a moving body for generating a frictional force provided at one axial end of the piezoelectric element, and an inertial body provided at the other axial end of the piezoelectric element. As a result of simplifying the configuration of the unit, the drive control means appropriately applies a drive voltage to the piezoelectric element, expands and contracts the piezoelectric element in its axial direction, and performs a running operation using frictional force and inertial force. Accurate traveling operation can be controlled, and fine movement and coarse movement can be performed by the same device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第3図は本発明の第1の実施例を示し、第
1図はその管内自走装置の断面図、第2図は原理的な走
行動作を示す説明図、第3図は圧電素子に印加する駆動
電圧の波形図、第4図ないし第5図は本発明の第2の実
施例を示し、第4図はその管内自走装置の断面図、第5
図は第4図中A−A線に沿う断面図、第6図ないし第7
図は本発明の第3の実施例を示し、第6図はその管内自
走装置の断面図、第7図は第6図中B−B線に沿う断面
図、第8図は本発明の第4の実施例の管内自走装置の断
面図、第9図ないし第11図は本発明の第5の実施例を示
し、第9図はその概略的な説明図、第10図および第11図
はその使用例の斜視図である。 M……移動体、m……慣性体、P……圧電素子、1……
管内自走装置、2……管路、3……挿入部、4……前端
部材、5……後退部材、6……圧電素子、12……リード
線。
1 to 3 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a sectional view of a self-propelled device in a pipe, FIG. 2 is an explanatory diagram showing a principle traveling operation, and FIG. FIGS. 4 and 5 show a waveform diagram of a drive voltage applied to the piezoelectric element. FIGS. 4 and 5 show a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4, and FIGS.
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of the self-propelled device in the pipe, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6, and FIG. 9 to 11 show a fifth embodiment of the present invention, FIG. 9 is a schematic explanatory view thereof, and FIGS. The figure is a perspective view of the usage example. M: moving body, m: inertial body, P: piezoelectric element, 1 ...
In-pipe self-propelled device, 2 ... pipe line, 3 ... insertion section, 4 ... front end member, 5 ... retreat member, 6 ... piezoelectric element, 12 ... lead wire.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴田 敏彦 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 松井 頼夫 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 巽 康一 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 克哉 東京都渋谷区幡ケ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−136119(JP,A) 実開 昭61−67079(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B61B 13/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Suzuda 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside O-Limpus Optical Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yorio Matsui 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. Within Olympus Optical Co., Ltd. (72) Koichi Tatsumi, inventor 2-43-2, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd. (72) Katsuya Suzuki, 2-43, Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo No. 2 Within Olympus Optical Co., Ltd. (56) References JP-A-2-136119 (JP, A) JP-A-61-67079 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB Name) B61B 13/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】軸方向へ急速変形して伸縮可能な圧電素子
と、この圧電素子の軸方向の一端に取り付けられ管内の
壁面より摩擦力を受ける移動体と、前記圧電素子の軸方
向の他端に取り付けられ前記移動部材より質量の小さな
慣性体と、前記圧電素子に印加する駆動電圧を制御して
前記圧電素子がその軸方向へ急速変形して伸縮するとき
の前記慣性体の慣性力と移動部材の受ける摩擦力を利用
して前記移動部材を移動させる走行動作の制御手段とを
具備したことを特徴とする管内自走装置。
A piezoelectric element capable of being rapidly expanded and contracted by being rapidly deformed in the axial direction, a moving body attached to one end of the piezoelectric element in the axial direction and receiving a frictional force from a wall in a pipe, An inertial body attached to an end and having a smaller mass than the moving member, and an inertial force of the inertial body when the piezoelectric element is rapidly deformed and expanded and contracted in its axial direction by controlling a driving voltage applied to the piezoelectric element. A self-propelled in-pipe device comprising: a traveling operation control means for moving the moving member by utilizing a frictional force received by the moving member.
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