JP3540397B2 - 管内走行装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種パイプで形成された管内を検査するときに使用する管内走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配管内を自走して内部を点検する装置においては、ケーブル等を牽引しながら長距離を移動走行することが要求されるが、都市ガス用配管等のように小口径配管の場合は、牽引力を発生させる管内突張り機構と移動モータや減速機構とを同一走行ユニットに登載することは、寸法制限上から非常に困難で実現性が極めて少ない。
【０００３】
そこで、例えば５０ｍｍ以下の内径のパイプを観察するための自走装置として、特開昭６４−８０８５６号公報に示されるような分割式の駆動装置が提案されている。この駆動装置の構造では９０度エルボを通過することは可能になったが構造が複雑になるといった問題があった。また、簡単に駆動能力を上げることが困難であった。
【０００４】
このため、特開昭５９−１０９４７０号公報や、特開平３−３１０５８号公報に示されるようなリンクを使用した自走装置も提案されている。しかし、この構造では大きな駆動力を得ることは簡単になったが、５０mm以下の細い管内に挿入できる大きさにすることはできなかった。
【０００５】
そこで、本出願人は特願平５−２６５２０３号に示すような管内走行装置を提案している。この管内走行装置では５０ｍｍ以下の内径の管内に挿入可能で、且つ簡単に駆動力を高めることができると共に、三角フレーム同士を接続する接続部材が三角フレームの含まれる平面内で回動するので、観察用の台車がパイプの曲がり部分を通過する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特願平５−２６５２０３号に示した管内走行装置では、観察用の台車を挿入した管路のパイプ曲がり部分が必ず、三角フレームの含まれる丁度前記平面内に位置するとは限らず、パイプ曲がり部が三角フレームの平面内になかった場合、このパイプ曲がり部分を通過することができなくなる。このため、パイプの曲がりに対応させて観察カメラ部分を短く形成しパイプ曲がり部分を通過するようにしたが、台車部がパイプ曲がり部分を通過できなくなることがあるので、この構造では曲がったパイプ部分を有する管路内に挿入することのできる自走式カメラを作ることができなかった。
【０００７】
また、内径の異なるパイプが組み合わされて形成した管路内に挿入しようとした場合、三角フレーム同士を接続する接続部材の長さが変わらなかったため、内径に大きな変化がある場合には接続部材の角度が大きく変化しすぎて、駆動力がパイプ内面に伝わらなかった。
【０００８】
さらに、前記特開昭５９−１０９４７０号公報や、特開平３−３１０５８号公報に示した自走装置の機構ではリンクの角度が変わることによって内径の変化には対応するが、リンクが平面内で回動するので、本装置の一部を持ったとき、リンクのところで回動して折れ曲がって取扱いが面倒であった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、曲がったパイプや内径の変化するパイプで形成された複雑な管路内を走行する取り扱いが容易な管内走行装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の管内走行装置は、２軸以上の車軸を有する駆動ユニットを、少なくとも３台以上、車軸の位置が互い違いになるように接続部材を介して管軸に直列に接続すると共に、前記駆動ユニット同士の間隔が接近するように付勢手段を設けて駆動部を形成する管内走行装置であって、前記駆動ユニットを接続する接続部材が、前記車軸に対して平行な第１の回転軸と、この第１の回転軸及び管軸に対して直交する第２の回転軸とに回動自在である。
【００１１】
【作 用】
この構成によれば、駆動ユニット同士を接続する接続部材に、駆動ユニットが走行する管軸に対して少なくとも直交する２方向に対する自由度があるので、管路内に設けられたパイプ曲がり部分を駆動部が通過する。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、図１は管内走行装置の全体構成の概略を示す構成図、図２は管内走行装置の駆動部を形成する駆動ユニット同士の接続を説明する図、図３は接続部材の接続状態を示す図、図４は接続部材部の動きを詳細に説明する図である。
【００１３】
図１に示すようにパイプで形成された管路１の内部には管内走行装置２が挿入されている。
【００１４】
管内走行装置２は、先端部に図示しないＴＶカメラと照明を内蔵したカメラ部３と、図示しないモータを内蔵した少なくとも３台以上の駆動ユニットで構成される駆動部４と、接続ケーブル５を巻回するリール６と、このリール６に接続される電源部７とから構成されている。
【００１５】
前記駆動部４は、本実施例では駆動部４を５台の駆動ユニット４１，４２，４３，４４，４５で形成している。各駆動ユニット４１，４２，４３，４４，４５には図に示すように上下方向互い違いに駆動輪４６，４６．．．が配置されており、隣合う駆動ユニット同士を接続部材４７，４７，４７．．．によって連接している。
【００１６】
前記駆動部４の手元側端部には駆動電源部８が、前記駆動ユニット同士と同様、接続部材４７を介して駆動ユニット４１に連接している。この駆動電源部８は、長さ約３００ｍの接続ケーブル５を介してリール６に接続している。前記リール６には駆動部４を制御するためのリモコンスイッチ９及びＴＶカメラで得た画像を表示するＴＶモニタ１０が接続されている。なお、符号３ａはＴＶカメラを駆動するためのカメラ電源部であり、前記駆動ユニット同士と同様に接続部材４７を介して駆動ユニット４５に連接している。
【００１７】
図２を参照して駆動ユニット同士の接続を詳細に説明する。なお、駆動ユニット同士の接続は、各駆動ユニット同士及び駆動ユニット４１と駆動電源部８，駆動ユニット４５とカメラ電源部３ａとがそれぞれ同じように接続されているので１例として駆動ユニット４２と駆動ユニット４３について説明し、他の接続については説明を省略する。
前記駆動ユニット４２と駆動ユニット４３とは第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとからなる接続部材４７によって接続されている。
【００１８】
前記第１の接続部材４７Ａまたは第２の接続部材４７Ｂは、それぞれ駆動ユニット４２，駆動ユニット４３に設けた軸受け４Ａに第１の回転軸を形成する接続ピン５１によって回動自在に接続されている。
【００１９】
以下、駆動ユニット４２側のみについて述べる。なお駆動ユニット４３側についても同様である。
前記接続ピン５１は、駆動ユニット４２，駆動ユニット４３に設けられている駆動輪４６の図示しない車軸に対して平行であり、この接続ピン５１に接続される第１の接続部材４７Ａまたは第２の接続部材４７Ｂがそれぞれ矢印Ａ，Ｂ方向に回動する。
【００２０】
また、図３に示すように前記第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとはそれぞれの接続部材４７Ａ，４７Ｂに形成した接続孔５０に接続部材固定ピン４８を挿通して回動自在に接続されている。前記接続孔５０は、前記接続ピン５１が形成する第１の回転軸及び管軸に対して直交するように形成されており、この接続孔５０に第２の回転軸を形成する接続部材固定ピン４８を配設して第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとを接続することにより、この接続部材固定ピン４８に対して第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとが図２に示す矢印ａ，ｂ方向に回動する。なお、この接続軸固定ピン先端部に配設したスペーサ４９を接続部材固定ピン先端部をかしめて固定することによって第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとが回動自在に接続される。
【００２１】
上述のように駆動ユニット同士を接続部材で連接することによって、駆動部４が管路内を進むとき、駆動ユニット同士は車軸に対して平行な第１の回転軸と、この第１の回転軸及び管軸に対して直交する第２の回転軸との両軸に対して回動するようになっている。
【００２２】
一方、前記図２に示すように駆動ユニット４２と駆動ユニット４３とは互いのユニット同士が接近するように付勢する付勢手段である弾性部材としてコイルスプリング５２によって接続されている。なお、このコイルスプリング５２は駆動ユニット４２及び駆動ユニット４３に設けた駆動輪４６とは反対側の面に接続されている。
【００２３】
上述のように構成した管内走行装置２の作用を説明する。
まず、電源部７の電源スイッチをオン状態にすると、電源がリール６，接続ケーブル５を介して駆動電源部８に送られる。このとき、同時にリモコンスイッチ９の情報が伝達される。
【００２４】
次に、前記リモコンスイッチ９からの情報が“前進”であればそれぞれの駆動ユニット４１，４２，４３，４４，４５に設けてあるモータが駆動して各駆動ユニット４１，４２，４３，４４，４５に設けてある駆動輪４６が回転して駆動部４を前進させる。このとき、駆動ユニット４１，４２，４３，４４，４５は、各駆動ユニット同士を接続するコイルスプリング５２により駆動ユニット同士が近づくように付勢されているので、駆動ユニット同士を接続する傾斜した接続部材４７を介して駆動輪４６がパイプ内面に押し付けられ、駆動輪４６がパイプ内面に対して浮くことなく駆動力が伝わる。
【００２５】
次いで、駆動部４が管路内を直進し続けると、この駆動部４が管路内のパイプ曲がり部分にさしかかる。このとき、パイプ曲がり部分が接続部材固定ピン４８の軸方向と同方向に曲がっている場合、駆動部４が接続ピン５１を中心にして第１の接続部材４７Ａまたは第２の接続部材４７Ｂが図２の矢印Ａあるいは矢印Ｂ方向に回転してパイプ曲がり部分を通過する。
【００２６】
一方、パイプ曲がり部分が接続ピン５１の軸方向と同方向に曲がっている場合には例えば図４に示すように第１の接続部材接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとを接続する接続部材固定ピン４８を中心にして駆動ユニット４３を矢印ａ方向に回転させてパイプ曲がり部分を通過する。
【００２７】
このように、駆動部を構成する駆動ユニット同士を接続する接続部材を第１の接続部材と第２の接続部材とで形成する一方、この第１の接続部材または第２の接続部材と駆動ユニットとを車軸に平行な第１の回転軸を形成する接続ピンで回動自在に軸支すると共に、前記第１の接続部材と第２の接続部材とを前記第１の回転軸及び管軸に直交する第２の回転軸を形成する接続部材固定ピンで回動自在に軸支することにより、駆動ユニット，カメラ部，駆動電源部を複数連接して構成した管内走行装置は、管軸に直交する２軸に対して回動するので管路に形成されたパイプ曲がり部分をスムーズに通過することができる。
【００２８】
なお、一般に形成される管路は、上述のようにパイプ曲がり部分が管軸に対して常に第１の回転軸または第２の回転軸のどちらか一方に対して曲がるように形成されているわけではないので、接続ピンを中心とする回転方向と接続部材固定ピンを中心とする回転方向とが合成されてパイプ曲がり部分を通過していく。
【００２９】
ここで、接続ケーブル５の駆動部４に対する作用を説明する。なお、本図においては駆動部４を駆動ユニット４１，４２，４３の３台で形成したものについて説明する。
前進時、駆動電源部８、駆動ユニット４１，４２，４３、カメラ電源部３ａは予めコイルスプリング５２により、互いの位置関係が接近するように付勢されている。このため、図５（ａ）に示すように第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとで形成した接続部材４７で接続されている各駆動ユニット４１，４２，４３の駆動輪４６がパイプ内面に押し付けられて初期的な駆動力が得られる。
【００３０】
駆動力を発生して駆動部４が前進していくとき、この駆動部４の前方にカメラ部３が位置することによって駆動部最先端に位置する駆動ユニット４３により多くの走行負荷が掛かる。このため、この駆動ユニット４３の後方に位置する駆動ユニット４２が前記駆動ユニット４３を前方に押し出すような力が働く。この駆動ユニット４２から駆動ユニット４３に働く力は、接続部材４７が傾斜していることから、駆動ユニット４３の駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける分力が働く。
【００３１】
すなわち、駆動ユニット４２から駆動ユニット４３に対して、駆動ユニット４３の駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける分力がかかることにより、駆動ユニット４３の走行負荷に優る摩擦力が駆動輪４６とパイプ内面との間に生じ、駆動輪４６の駆動力が確実に伝達されて駆動部４が管路内を前進していく。このとき、接続ケーブル５の引っ張り力が、駆動部４の先端側に位置するカメラ電源部３ａに掛かるようしてある。この理由は、駆動電源部８に力が掛かかってしまうと後方側から前方側の駆動ユニットを押すように働く力がなくなって、各駆動ユニットの駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける分力が後方のユニットなどから与えられなくなって駆動のための摩擦力が減少して駆動輪４６が空転してしまうからである。
【００３２】
次に、管内走行装置２の後進時について説明する。
進行方向に対して後方側から前方の駆動ユニットを進行方向に押すように働く力の分力は、後進側の駆動ユニットの駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける力となって働く。また、後進時、管内走行装置２を早く引き抜きたいため、接続ケーブル５を引っ張ることがある。しかし、接続ケーブル５を引っ張ったからといって、駆動ユニットの駆動輪４６が早く回転するわけではないので、図５（ｂ）に示すように接続ケーブル５が接続されている進行方向に対して最後方に位置するカメラ電源部３ａに後進のための走行負荷が働き、通常よりも大きな力で駆動輪４６がパイプ内面に押し付けられてしまう。
【００３３】
このとき、同図に示すようにパイプ内に万一継ぎ手とか腐食などの障害物５５があった場合、障害物５５により進行方向側に大きな抵抗が生じ、この抵抗力の一部も傾斜した接続部材４７の作用によりパイプ内面に駆動輪４６を押し付ける力となって働く。このため、障害物５５に駆動輪４６が引っ掛かったことにより、ますます障害物５５に強く押し付けられ、この結果、駆動輪４６が変形したりして遂に走行しなくなる。
【００３４】
この場合、図５（ｃ）に示すように接続ケーブル５が後進時の進行方向最前部の駆動電源部８に接続されていれば、進行方向最前部が接続ケーブル５で引っ張られることにより、接続部材４７にかかる力を減少させることができ、この力が減ることによって駆動輪４６がパイプ内面を押し付ける力が減少して、障害物５５を乗り越え易くなる。すなわち、このことにより例えば、故障などによって駆動輪４６が動かなくなった場合でも、接続ケーブル５を引っ張れば、駆動輪４６のパイプ内面を押し付ける力を減少させて管内走行装置２を容易に引き抜くことができる。
【００３５】
このため、接続ケーブル５を駆動部４に対して図６に示すように固定するとよい。
図に示すように接続ケーブル５は、駆動電源部８の内孔８１部を挿通してカメラ電源部３ａ内まで挿通されている。この接続ケーブル５の先端部には第１のストッパー７１が固定されており、このストッパー７１をカメラ電源部３ａの内部で軸方向に進退するフック３１に納めて抜け落ちないようにしている。
【００３６】
前記フック３１の先端側には軸方向にねじ部３２が設けられており、このねじ部３２に第１のギア３５の内側に設けたねじが噛合するようになっている。この第１のギア３５は、カメラ電源部３ａに対して回転はするが、軸方向に移動しないように設けてあり、この第１のギア３５に第２のギア３６が噛合している。そして、モータ３７を回転させることによって、この回転力が第２のギア３６，第１のギア３５を伝達してねじ部３２を軸方向前後に移動させるようになっている。
【００３７】
前記駆動電源部８の内孔８１を挿通する接続ケーブル５には第２のストッパー７２、第３のストッパー７３が固定されている。前記第２のストッパー７２と第３のストッパー７３との間にはスライダ７４が設けられていて、このスライダ７４の内部を接続ケーブル５が挿通している。前記スライダ７４は、駆動ユニット４１に接続された接続部材４７Ａに連結しており、このスライダ７４が駆動電源部８の内孔８１を軸方向に進退するようになっている。
【００３８】
前記接続ケーブル５の動作を説明する。
前進時は、図６（ａ）に示すようにモータ３７を回転させてねじ部３２を先端側に引き寄せることによってフック３１を先端側に移動させて、接続ケーブル５のストッパー７１をフック３１に引っ掛ける。このため、接続ケーブル５を引っ張ったときの力は、進行方向先端側のカメラ電源部３ａにかかる。したがって、後方に位置する駆動ユニットからの力が働いて駆動部４はスムーズに前方に進行する。
【００３９】
後進時は、図６（ｂ）に示すようにモータ３７を前進時とは逆の方向に回転させて、ねじ部３２を手元側に移動させることによってフック３１を手元側に移動して、接続ケーブル５のストッパー７１をカメラ電源部内で開放した状態にする。すると、接続ケーブル５がカメラ電源部３ａに引っ掛からない代わりに、第２のストッパー７２がスライダ７４に突き当たり、このスライダ７４が接続部材４７Ａを介して駆動ユニット４１に接続されたのと同じ状態になる。すなわち、接続ケーブル５を引っ張ったときの力は、スライダ７４を介して進行方向先端側の駆動ユニット４１にかかる。したがって、駆動輪４６がパイプ内面を押すような力が働かないので、接続ケーブル５を引っ張ることにより管内走行装置２を管路内から容易に引き抜くことができる。
【００４０】
なお、第３のストッパー７３は、接続ケーブル５が必要以上に先端側に送り込まれて弛むのを防止するためのものである。
【００４１】
図７を参照して前記第１実施例の変形例を説明する。
前記第１実施例では接続部材４７を第１の接続部材４７Ａと第２の接続部材４７Ｂとで形成し、この接続部材同士を接続部材固定ピン４８で回動自在に接続していたが、本実施例では接続部材を一本の接続部材４７Ｃにしている。そして、この接続部材４７Ｃを接続ピン５１で回動自在に接続する軸受け４Ａを、軸受けピン５３で回動自在に新たに設けた軸受け４Ｂに接続して、接続部材４７Ｃを車軸に対して平行な第１の回転軸である接続ピン５１と、この第１の回転軸及び管軸に対して直交する第２の回転軸である軸受けピン５３との２軸に対して回動するようにしている。
【００４２】
このように、駆動ユニット同士を１本の接続部材で接続する構成の場合、この接続部材を接続ピン軸に加えて、軸受けピン軸を設けることによって接続部材が２軸に対して回動自在になり、管路内のパイプ曲がり部分を走行することができる。
【００４３】
また、前記第１実施例ではコイルスプリング５２を、接続部材４７の片側に設けているが、２本のコイルスプリング５２を接続部材４７の両側にそれぞれ設けてもよく、両側に設けることによって第２の回転軸回りのモーメントを打ち消せるので、接続部材固定ピン４８の回りを接続部材４７Ａ，４７Ｂが不用意に回転することを防止することができ、駆動部４が通常状態において真っ直ぐな状態を保つことができる。
【００４４】
また、前記第１実施例では弾性部材としてコイルスプリング５２を使用したが、コイルスプリング５２の代わりにゴム部材で形成した紐状のものでも同様の機能を果たす。
【００４５】
また、前記第１実施例では、駆動ユニットの間隔を接近させる付勢手段として、駆動ユニット間にコイルバネを接続するようにしたが、接続部材を接続する接続部材固定ピンの軸回りに、駆動ユニットを接近させる向きの回転力を発生するコイルスプリングを設けても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、コイルスプリングの代わりに接続部材のそれぞれの端部を駆動ユニットと接続部材に固定して接続部材をトーションバーとしても同様の効果が得られる。
【００４７】
また、接続ケーブルの力の作用点を切り換える機構として、モータとねじを使用したが、接続ケーブルの作用点を切り換える機構として、電磁石を使用して固定位置を変えるようにしても同様の効果が得られる。
【００４８】
図８及び図９は本発明の第２実施例に係り、図８はパイプ径の異なる管路を挿通する管内走行装置を示す図、図９は接続部材の構成を示す図である。
前記管路１は複雑に曲がるばかりではなく、管路１を形成するパイプの内径も変化する。このため、パイプ内径の変化に柔軟に対応する機構を管内走行装置２に設ける必要がある。
【００４９】
ここで、管内走行装置２の管路内走行状態を説明する。
管内走行装置２を管内で走行させる場合、例えは図８（ａ）に示すようにパイプ内径が細径である管路１Ａでは、パイプ内径が細くなればなるほど、駆動ユニット同士を接続する接続部材４７が管軸に対して略平行な状態になっていく。このため、後方に位置する駆動ユニットから伝達される進行方向へ押す力の分力である駆動輪４６をパイプ面に押し付け力が少なくなり、十分な押し付け力が得られなくなって駆動輪が滑ってしまう。
【００５０】
また、同図の（ｂ）に示すようにパイプ内径が適正である管路１Ｂでは、接続部材４７が管軸に対して略４５°の角度に傾くので、後方に位置する駆動ユニットから伝達される進行方向へ押す力の分力である駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける力が有効に働いて駆動部４が走行する。
【００５１】
また、パイプ内径が大きい場合には、接続部材がパイプの中心軸に対して起き上がった状態になっていき、後方に位置する駆動ユニットから伝達される進行方向へ押す力の分力である駆動輪４６をパイプ内面に押し付ける力が大きくなる。この結果、駆動輪４６が変形して動かなくなってしまうおそれがある。そして、パイプの内径がさらに大径になった管路１Ｃでは、接続部材４７が管軸に対して９０°の立ち上がった状態になって駆動輪４６がパイプ内面に接しなくなってしまう。
【００５２】
このように、管路１を形成するパイプの内径によって駆動輪４６をパイプ内面に押しつける力が可変する。
【００５３】
そこで、図８（ｄ）に示す駆動部４では接続部材４７Ｄの長さをパイプの内径に合わせて変化できるようにしている。このことにより、パイプの内径に対して常に適正な接続部材４７Ｄの角度が得られるので、十分な駆動力が駆動輪４６にかかってパイプ内部を自在に走行することができる。
【００５４】
すなわち、図９に示すように接続部材４７Ｄは、第１の部材９１と第２の接続部材９２との２つの部材に分かれており、第２の接続部材９２の先端のスライド部９３が第１の部材９１の中に挿通されている。このスライド部９３の先端にはねじ部９４が形成されている。
【００５５】
前記ねじ部９４の先端は、第１の部材９１の中に設けられた第１のギア９５の内側に形成したねじに噛合している。そして、第１のギア９５は、第２のギア９６に噛合し、この第２のギア９６をモータ９７の回転軸に接続することにより、モータ９７の回転力が第２のギア９６及び第１のギア９５に伝達されてねじ部９４が第１の部材９１の軸に沿って進退する。
【００５６】
すなわち、パイプの内径に合わせてモータ９７の回転を制御してやれば、接続部材４７Ｄの長さを所望の長さに変化させることができる。このことにより、各種内径のパイプで形成された管路に対応して，内径の異なるパイプでも自在に走行することができるようになる。
【００５７】
上述の変形例を説明する。
図１０に示すように本実施例ではモータ９７で接続部材４７Ｄの長さを変化させる代わりに、手動で接続部材の長さを変化させている。このため、接続部材４７Ｅは、第１の部材１０１と第２の部材１０２との２つの部材に分かれており、この第２の部材１０２の先端部にはねじ１０３が形成されている。このねじ１０３は、第１の部材１０１の端部に回転自在で抜け落ちないように設けられたナット１０４にねじ込まれている。なお、前記ナット１０４は抜け止め１０５で第１の部材１０１から抜け落ちないようになっている。
【００５８】
この接続部材４７Ｅは、ナット１０４を回転させることにより第１の部材１０１と第２の部材１０２との間隔が変化する。この結果、駆動ユニット同士を連接している接続部材４７Ｅの長さを変更することができる。管路１に挿入する前に予め接続部材４７Ｅの長さを調整することにより、各種内径のパイプで形成された管路に対応することができる。
【００５９】
図１１及び図１２は本発明の第３実施例に係り、図１１は管路走行装置全体の概略構成を示す図、図１２は管路走行装置の手元側の構成を示す図である。
【００６０】
以上説明してきた管路走行装置２の構造では図１１（ａ）に示すように、例えばＡ部の駆動ユニットを把持した場合、駆動部全体が垂れ下がってしまい取扱いが面倒になる。そこで同図の（ｂ）に示すように駆動電源部８とカメラ電源部３ａとを所定の可撓性を有する連結部材１１１で接続した。
【００６１】
また、連結部材１１１がなければ、駆動電源部８とカメラ電源部３ａの間隔は接続部材４７の角度によってある範囲内で常にパイプ内径に対応して変わっていくが、上述のように一定の長さの連結部材１１１で駆動電源部８とカメラ電源部３ａとを接続してしまうと、間隔が一定になるので接続部材４７の角度を変化させることができなくなってしまう。このため、後方側に位置する接続部材４７を駆動電源部８とは別の場所に接続して接続部材４７の角度変化を可能にさせる必要がある。
【００６２】
図１２（ａ）に示すように駆動電源部側に配設されている接続部材４７は、スライドピン１１２を介して連結部材１１１に回動自在に接続されている。このスライドピン１１２は、連結部材１１１に管軸と同方向に形成したスライド溝１１３の中を進退するように設けられている。また、図１２（ｂ）に示されるようにスライドピン１１２は、バネ１１４により先端側に付勢されており、スライドピン１１２、スライド溝１１３、バネ１１４は左右対称に配設されている。
【００６３】
このように、連結部材１１１が設けられていない管内走行装置２の接続部材４７は、駆動電源部８に接続されていてコイルスプリングなどによって接続部材４７と駆動電源部８の間隔が短くなるように付勢されていたが、本実施例の場合には接続部材４７がバネ１１４により前進方向側に付勢されて同様の効果を得ている。
【００６４】
また、接続部材４７は、スライド溝１１３内に規制されているので、駆動ユニット４１が暴れて好ましくない位置に変位することを防いでいる。
さらに、連結部材１１１は、所定の可撓性（半硬性）であるので、駆動部４を構成するどれか１つの駆動ユニットを把持した場合でも、連結部材によって所定の長さに保持されているので他の駆動ユニットが垂れ下がることなく、且つパイプ曲がり部分でもパイプの中を自在に通過することはできる。
【００６５】
図１３ないし図１９は本発明の本発明の第４実施例に係り、図１３はガス管に取り付けたアプリケータを示す図、図１４はアプリケータの構成を示す断面図、図１５はアプリケータから管内走行装置を抜き取るときの動作を示す図、図１６はガス管内の管内走行装置の先端部に設けたカメラが捕らえた画像を示す図、図１７は管内走行装置がアプリケータの第１のシャッタに到達した状態を示す図、図１８は管内走行装置がアプリケータの第１のシャッタを通過する状態を示す図、図１９は管内走行装置がアプリケータの第２のシャッタを通過して取り出される状態を示す図である。
【００６６】
ここで、本発明の管内走行装置２をガス管に使用する場合を説明する。
ガス管には常にガスが充満していて、かつ活管状態（ガスが流れている状態）で観察したいというニーズがある。このような場合、管内走行装置２を管内に挿入するためにガス管を切断することはできない。このため、ガス管を切断することなく点検孔が設けられる治具としてアプリケータが用いられる。しかし、通常のアプリケータには本発明の管内走行装置が引っ掛かってしまう可能性がある。そこでこの点を以下のように改善する。
【００６７】
図１３に示すようにガス管１２１に本実施例のアプリケータ１２２がセットされている。アプリケータ本体１２３には回転位置を変化させるためのツマミ１２４が設けてある。
【００６８】
図１４に示すようにアプリケータ本体１２３の内部にはブレード管１２５が管内走行装置がスムーズにガス管に挿抜することができるように緩いＲを描くように設けらおり、先端側をガス管１２１内に挿入している。また、このブレード管１２５の先端には指標１２６が設けられている。
【００６９】
前記ブレード管１２５の手元側は、ツマミ１２４に固定されており、このツマミ１２４を回すことによりブレード管１２５がツマミ１２４と一体に回転する。このツマミ１２４は、抜け止め１２７によりアプリケータ本体１２３から脱落しないようになっている。また、アプリケータ本体１２３とツマミ１２４との間にはガス管１２１からのガスの漏れを防止するためのＯ−リング１２８が配設されている。さらに、前記ツマミ１２４の内孔には第１のシャッタ１３１及び第２のシャッタ１３２が設けてある。この第１のシャッタ１３１及び第２のシャッタ１３２は、それぞれ第１の操作ツマミ１３３及び第２の操作ツマミ１３４により開閉操作されるようになっている。
【００７０】
アプリケータ１２２を介して管内走行装置２の作用を説明する。◎。
【００７１】
管内走行装置２をガス管１２１から取り出す場合を説明する。
【００７２】
ガス管内に挿通されている管内走行装置２を手元側に引き抜いてくると、アプリケータ１２２に到達する。このとき、駆動部４に上下方向を規制する機構が設けられていないので、管内走行装置２がどのような向きで戻ってくるかは定かではない。
【００７３】
図１５に示すように例えば、最も都合のよい抜去し易い状態で戻ってきたとする。すなわち、接続部材４７の回転軸に対してアプリケータ本体１２３の曲がり面が対向しているので駆動部４はブレード管１２５内をスムースに通過していくことができる。
【００７４】
しかし、通常はこのような向きでは戻って来ない。例えば駆動部４が通過しにくい向きにブレード管の曲がり面が位置する場合にはムースに管内走行装置を引き抜くことが困難になる。
【００７５】
そこで、図１６（ａ）に示すように、管内走行装置２がアプリケータ本体１２３近傍に到達すると、管内走行装置２の先端に配設されているカメラ部３によって指標１２６がモニタ画面１３５に表示される。そして、ツマミ１２４を操作してブレード管１２５を回転させ、駆動部４の向きを引き抜き易い位置に回転させる。すなわち、モニタ画面１３５の指標１２６と画面の上下方向の角度θを画面から判断して、その角度θだけツマミ１２４を回転させるわけである。このとき、指標１２６は、管内走行装置２と共に回転しているので画面内の位置は変わらない、このため、パイプ内の下方に溜まるゴミ１３６などを目安としてツマミ１２４を操作する。そして、図１６（ｂ）に示すようにゴミ１３６の位置がθだけずれれば、管内走行装置の接続部材の軸とブレード管のＲ面とが対向して、スムースに移動できる状態となる。
【００７６】
このとき、管内走行装置２に接続されている接続ケーブル５を手前に引く。そして、図１７に示すようにまず、第１のシャッタ１３１の手前まで管内走行装置２を移動させる。ここで、第１のシャッタ１３１を開いて管内走行装置２を図１８に示すように第２のシャッタ１３２の手前まで移動させる。
【００７７】
次に、第１のシャッタ１３１を閉じ、第２のシャッタ１３２を開く。そして、図１９に示すように管内走行装置２をアプリケータ１２２から取り出す。
【００７８】
このように、第１のシャッタ１３１及び第２のシャッタ１３２とを交互に開放操作することにより、管内走行装置２を活管状態のガス管から取り出すことができる。
【００７９】
なお、管内走行装置２を挿入する場合には、上記手順の逆に行えばよい。この場合、管内走行装置２の向きを予め、通り易い向きにしておけば、ブレード管１２５を回す手間が省ける。
【００８０】
図２０ないし図２５は本発明の第５実施例に係り、図２０は自走ロボットの駆動部の構成を示す図、図２１は第１の接続部材と駆動ユニットとの接続部の構成を示す図、図２２は第１の接続部材と第２接続部材との接続部の構成を示す図、図２３は第２の接続部材と第３の接続部材との接続部の構成を示す図、図２４は駆動ユニットの駆動軸の概略構成を示す図、図２５は自走ロボット制御回路の概略示すブロック図である。
【００８１】
ところで、管内を走行する自走ロボットに本発明の駆動部を応用する例である。
【００８２】
図２０に示すように本実施例では第１実施例で用いたコイルスプリング５２を不要としている。また、駆動ユニット４２と駆動ユニット４３とを接続する接続部材を第１の接続部材１５１と第２の接続部材１５２と第３の接続部材１５３とで構成している。その他の構成は上述の実施例と同様であり、同部材には同符号を付して説明を省略している。
【００８３】
図２１に示すように第１の接続部材１５１の基端側には第１の歯車１４１が形成されている。この第１の歯車１４１には駆動ユニット４２に内蔵した第２の歯車１４２が噛合している。この歯車１４２は、モータ１４５に接続されており、モータ１４５が回転することにより、第１の接続部材１５１の駆動ユニット４２に対する傾斜角度を変えることができるようになっている。このため、第１の実施例で用いたコイルスプリング５２が不要となる。なお、前記第１の接続部材１５１を固定する接続ピン１４６には角度を検出するための第１のエンコーダ１４７が設けられている。
【００８４】
また、図２２に示すように第１の接続部材１５１と第２の接続部材１５２の接続部分には第１実施例と同様に接続部材接続ピン１５５が配設されている。この接続部材接続ピン１５５には第３の歯車１４３が固定されている。
【００８５】
前記第３の歯車１４３には第４の歯車１４４が噛合しており、この第４の歯車１４４にはモータ１４８が取り付けられている。このモータ１４８が回転することにより、第４の歯車１４４及び第３の歯車１４３が回転して第１の接続部材１５１に対する第２の接続部材１５２の角度を変化することができるようになっている。なお、接続部材接続ピン１５５には角度を検出するための第２のエンコーダ１４９が設けられている。
【００８６】
さらに、図２３に示すように接続部材の長さを変えられるようになっている。第２の接続部材１５２の中には第３接続部材１５３の先端に形成したねじ１５４が入っている。このねじ１５４は、第５の歯車１６５の中に設けられたねじ部にねじ込まれている。
【００８７】
前記第５の歯車１６５は、第６の歯車１６６に噛合しており、この第６の歯車１６６はモータ１６７の軸に取り付けられている。前記モータ１６７が回転することにより、第６の歯車１６６及び第５の歯車１６５が回転して第２の接続部材１５２と第３接続部材１５３との間隔が変えられるようになっている。
【００８８】
なお、ねじ１５４の先端部にはねじ１５４の移動量を検出する第３のエンコーダ１６８が設けられている。これにより、第２の接続部材１５２と第３接続部材１５３とがどれだけ離れているかを検出することができる。
【００８９】
さらに、図２４に示すように駆動ユニット４２には駆動輪４６の接地圧を検出するためのセンサー１６３を設けている。例えば、駆動ユニット４２の軸受１６１にはスペーサ１６２を介して圧力センサー１６３が設けられていて、軸受１６１と駆動ユニット４２との間にかかる圧力を検出する。
【００９０】
図２５の制御回路に示すように、各駆動ユニットに設けられた圧力センサー１６３からの出力は、インターフェース１７１を介してＣＰＵ１７２が接続されるバス１７３に接続されている。このバス１７３には図示しない駆動用モータ１７４、モータ１４５、モータ１４８、モータ１６７を駆動するモータ駆動回路１７５が接続されている。また、バス１７３には制御プログラムの入ったＲＯＭ１７６、データ処理用のＲＡＭ１７７、制御信号を受け取る通信回路１７８が接続されている。
【００９１】
次に、動作を説明する。
ＣＰＵ１７２が通信回路１７８から前進、後進、停止の指令を受けて、ＲＯＭ１７６内のプログラムに従って各モータ１４５，１４８，１６７を制御している。
【００９２】
まず、ＣＰ１７２は、圧力センサー１６３からの信号を受けその信号が適正な値になるようにモータ１４５、モータ１４８、モータ１６７を制御する。これは駆動用モータ１７４を回して前進、後進するときも同様である。また、障害物や継ぎ手を通過するときにも同様に動作する。前記圧力センサー１６３からの情報により、接続部材１５１，１５２，１５３に設けた制御用モータ１４５，１４８，１６７が制御されて、圧力センサー１６３の圧力が望ましい値となる。
【００９３】
このように構成することによって単純な形状の管路ばかりでなく複雑な形状の管路内を自走することができる。
【００９４】
［付記］
１．２軸以上の車軸を有する駆動ユニットを、少なくとも３台以上車軸の向きが互い違いになるように管軸に対して直列に接続部材を介して接続すると共に、前記駆動ユニット同士の間隔が接近するように付勢する付勢手段を設けて駆動部を形成する管内走行装置において、前記駆動ユニットを接続する接続部材が、前記車軸に対して平行な第１の回転軸と、この回転軸及び管軸に対して直交する第２の回転軸とに回動自在である管内走行装置。
【００９５】
２．前記駆動ユニット同士の間隔を接近させる付勢手段は、前記駆動ユニットに設けた車軸と反対側の面に少なくとも１つ以上設けた弾性部材である付記１記載の管内走行装置。
【００９６】
３．前記弾性部材がコイルスプリングである付記２記載の管内走行装置。
【００９７】
４．前記弾性部材がゴム部材である付記２記載の管内走行装置。
【００９８】
５．前記付勢手段が、前記駆動ユニットに接続される接続部材に所定の方向の回転力を発生させるコイルスプリングである付記１記載の管内走行装置。
【００９９】
６．前記付勢手段は、前記駆動ユニットと前記接続部材とを接続するトーションバーである付記１記載の管内走行装置。
【０１００】
７．前記付勢手段は、前記駆動ユニットと前記接続部材とを接続する接続部材に接続したモータである付記１記載の管内走行装置。
【０１０１】
８．前記接続部材を２つの部材で形成した付記１記載の管内走行装置。
【０１０２】
９．前記接続部材同士の接続部に第２の回転軸を設けた付記８記載の管内走行装置。
【０１０３】
１０．前記接続部材の接続部に設けた第２の回転軸にモータを接続した付記９記載の管内走行装置。
【０１０４】
１１．前記車軸に平行な第１の回転軸の近傍に、前記第１の回転軸及び管軸に直交する第２の回転軸を設けた付記１記載の管内走行装置。
【０１０５】
１２．前記管内走行装置にさらに、制御装置と、この制御装置と前記駆動ユニットとを接続して信号を伝送する接続ケーブルとを有し、
前記接続ケーブルの力の作用点が切り換え可能な付記１記載の管内走行装置。
【０１０６】
１３．前記接続ケーブルの作用点が駆動部の先端側と手元側との２箇所にある付記１２記載の管内走行装置。
【０１０７】
１４．前記接続ケーブルの作用点をモータとねじとで切換える付記１２記載の管内走行装置。
【０１０８】
１５．前記接続ケーブルの作用点を電磁石で切換える付記１２記載の管内走行装置。
【０１０９】
１６．前記駆動ユニット同士を接続する接続部材に伸縮調整機構を設けた付記１記載の管内走行装置。
【０１１０】
１７．前記伸縮調整機構は接続部材に設けたねじで付記１６記載の管内走行装置。
【０１１１】
１８．前記伸縮調整機構にねじを回転させるモータを設けた付記１即記載の管内走行装置。
【０１１２】
１９．前記駆動ユニットで構成する駆動部の前後に補助台車を有する付記１記載の管内走行装置。
【０１１３】
２０．前記駆動部の前後に配設した補助台車同士を可撓性部材で接続する付記１９記載の管内走行装置。
【０１１４】
２１．前記可撓性部材がゴムである付記２０記載の管内走行装置。
【０１１５】
２２．前記可撓性部材がプラスチック部材である付記２０記載の管内走行装置。
【０１１６】
２３．管内を走行する管内走行装置をパイプ内に導入する案内装置であって、
前記管内走行装置を挿入するパイプに対して鋭角な角度をなす支管部を有し、前記パイプに気密を保った状態で固定するハウジングと、
前記支管部に回動自在に嵌合し気密シャッターを２つ有する第１の管体と、
前記第１の管体のハウジング内の先端に前記ハウジングを通り前記パイプ内に挿通する可撓性を持った第２の管体と、
前記第２の管体のパイプ側に設けた指標と
を具備する管内案内装置。
【０１１７】
２４．前記第２の管体は金属で編んだＲ面を有するブレードである付記２３記載の管内案内装置。
【０１１８】
２５．前記第２の管体がゴムパイプである付記２３記載の管内案内装置。
【０１１９】
２６．前記第２の管体が回転する付記２３記載の管内案内装置。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、曲がったパイプや内径の変化するパイプで形成された複雑な管路内を走行する取り扱いが容易な管内走行装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、図１は管内走行装置の全体構成の概略を示す構成図
【図２】管内走行装置の駆動部を形成する駆動ユニット同士の接続を説明する図
【図３】接続部材の接続状態を示す図
【図４】接続部材部の動きを詳細に説明する図
【図５】接続ケーブルの接続位置と管内走行装置に掛かる作用との関係を示す図
【図６】接続ケーブルの接続を説明する図
【図７】接続部材の他の構成を示す図
【図８】図８及び図９は本発明の第２実施例に係り、図８はパイプ径の異なる管路を挿通する管内走行装置を示す図
【図９】接続部材の構成を示す図
【図１０】接続部材の他の構成を示す図
【図１１】図１１及び図１２は本発明の第３実施例に係り、図１１は管路走行装置全体の概略構成を示す図
【図１２】管路走行装置の手元側の構成を示す図
【図１３】図１３ないし図１９は本発明の本発明の第４実施例に係り、図１３はガス管に取り付けたアプリケータを示す図
【図１４】アプリケータの構成を示す断面図
【図１５】アプリケータから管内走行装置を抜き取るときの動作を示す図
【図１６】ガス管内の管内走行装置の先端部に設けたカメラが捕らえた画像を示す図
【図１７】管内走行装置がアプリケータの第１のシャッタに到達した状態を示す図
【図１８】管内走行装置がアプリケータの第１のシャッタを通過する状態を示す図
【図１９】管内走行装置がアプリケータの第２のシャッタを通過して取り出される状態を示す図
【図２０】図２０ないし図２５は本発明の第５実施例に係り、図２０は自走ロボットの駆動部の構成を示す図
【図２１】第１の接続部材と駆動ユニットとの接続部の構成を示す図
【図２２】第１の接続部材と第２接続部材との接続部の構成を示す図
【図２３】第２の接続部材と第３の接続部材との接続部の構成を示す図
【図２４】駆動ユニットの駆動軸の概略構成を示す図
【図２５】自走ロボット制御回路の概略示すブロック図
【符号の説明】
２…管内走行装置
４７…接続部材
５１…接続ピン（第１の回転軸）
４８…接続部材固定ピン（第２の回転軸）

Claims (1)

1. ２軸以上の車軸を有する駆動ユニットを、少なくとも３台以上、車軸の位置が互い違いになるように接続部材を介して管軸に直列に接続すると共に、前記駆動ユニット同士の間隔が接近するように付勢手段を設けて駆動部を形成する管内走行装置において、
   前記駆動ユニットを接続する接続部材が、前記車軸に対して平行な第１の回転軸と、この第１の回転軸及び管軸に対して直交する第２の回転軸とに回動自在であることを特徴とする管内走行装置。

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