JP5654903B2 - 管内移動装置 - Google Patents

Description

本発明は、管内を移動可能な管内移動装置に関する。

地下に埋設されているガス配管の検査は、地面を掘削し配管を露出して検査を行うことができるが、その配管の量が膨大であることや、建造物の地下など人の進入が困難な場所に埋設されている配管も多く存在することなどから、それらの作業は容易ではない。また、埋設配管を露出する際の経済的コスト、検査効率など、対象配管上の地面全体を掘削する手法には多くの面で課題が残されている。そこで、地面を掘削せずに配管検査を実施するために管内移動装置が必要となっている。

従来の管内移動装置として、例えば、特許文献１には、本体が複数のユニットで屈曲可能に連結体によって連結されて構成された管内移動装置が開示されている。ユニットは変形しない硬い構造体で構成されており、本体の前端及び後端のユニットには、周方向に分散した配置で、管内壁に接する少なくとも一対の駆動輪と一対の従動輪を備えており、その駆動輪には走行モータと、その駆動輪の走行方向を転換する操舵モータが附属されている。また、前端及び後端以外のユニットには、周方向に分散した配置で、管内面に接する実質、円筒状の従動輪が備えられている。
そして、駆動輪の支持部には、配管の製作誤差や変形、或いは異物の付着等に原因する管内径の変化を吸収して安定な走行を円滑に行うための復元バネを装着したサスペンション機構が設けられ、従動輪の支持部には、従動輪を管壁へ押し付けるためにバネ等による弾性的なサスペンション機構が設けられている。
これにより、管内移動装置の構造および走行動作を簡単にしつつ、直管および曲管の管内を良好に移動できるとされる。

さらに、本願の発明者らは、特許文献２において、弾性長尺体で構成する螺旋体を管内移動装置本体とし、この管内移動装置本体の長手方向に複数の駆動機構を備えた管内移動装置を提案している。この構成の管内移動装置では、管内移動装置本体が弾性長尺体から構成されているため、曲管部や、管内径変化部の走行も可能となる。
この文献に記載の管内移動装置は、駆動機構本体は、管内面から見て、弾性長尺体とは反対側の内径側面に装備されており、弾性長尺体に所定形状の孔を穿って、この孔を通して、実質的に円筒状の輪体を管内面に付勢し、弾性長尺体で構成する螺旋体を螺旋軸に沿って回転させ、前進・後進できるものとしていた。

特開２０００−５２２８２号公報 特開２０１１−１６４６７号公報

ところで、管内移動装置が送り込まれる配管の内部は一様な形状とは限らない。例えば、管内形状がエルボなどによる曲管部や、レジューサなどによる管内径変化部がある。また、配管に設けられているプラグバルブ部など、管内の断面形状が円形ではなく四角形などに形成される部位もある。従って、そのような管内の断面形状が変化した部位を通過しようとすると、例えば、特許文献１に記載の管内移動装置では、本体の前端及び後端を構成するユニットにしか駆動輪が設けられていないので、垂直に設けられた配管や曲率の大きい曲管部を通過するときに、駆動力が不足して、その部位をスムーズに通過することができない可能性がある。
さらに、特許文献１に記載の管内移動装置の場合、ユニットが変形しない硬い構造体で構成されているため、管内の断面形状が変化した部位（レジューサなどによる管内径変化部や、プラグバルブの開口形状である四角形などに変化すする部位など）を通過しようとすると、その配管形状に装置形状を適応させることができず、その部位を通過できずに、管内で装置が移動不能となることも考えられる。

一方、特許文献２に記載の管内移動装置では、弾性長尺体で構成する螺旋体に複数の駆動機構を備えることから、曲管部や、管内径変化部の走行も可能となるが、弾性長尺体で構成する螺旋体或は駆動機構に備えられる輪体の管内壁に対する姿勢によっては、十分な駆動力を得ることができず、走行対象の管、曲管部や、管内径変化部等における走行が困難となる場合があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配管の内部形状が変化してもスムーズに移動可能な管内移動装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る管内移動装置は、管内を移動可能な管内移動装置であって、その特徴構成は、
管内移動装置本体と当該管内移動装置本体を一方向に駆動させる駆動力を与える複数の駆動機構とを備え、
前記駆動機構は、前記管内移動装置本体に固定される駆動機構本体と、前記駆動機構本体に対して回転自在な駆動車輪と、前記駆動車輪を回転駆動する駆動部と、前記駆動車輪を管内壁に付勢する付勢手段とを備え、
前記駆動車輪は、車軸と当該車軸の両端側に備えられる一対の輪体とを備え、
前記輪体は、前記車軸に平行な第１走行面と、前記第１走行面より車軸端側の走行面で、且つ前記車軸端側で閉じた凸状の走行面である第２走行面とを有し、
前記付勢手段は、前記一対の輪体が前記駆動機構本体と等距離に維持される第１姿勢と、前記一対の輪体に関して、一方の輪体が他方の輪体より近接した傾斜姿勢である第２姿勢とに姿勢変更自在に構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、管内移動装置本体を一方向に駆動させる駆動力を与える複数の駆動機構には、駆動車輪と、その駆動車輪を管内壁に付勢する付勢手段とが備えられているので、付勢手段によって管内移動装置本体が管内の中心側に保持されるとともに、駆動車輪の駆動力が管内壁に伝えられて、管内において管内移動装置本体を一方向に駆動させることができる。さらに、駆動車輪は、一対の輪体によって、管内移動装置本体を管内においてより安定した状態に維持して、付勢手段の付勢力および駆動機構による駆動力を分散して管内壁に確実に伝えることができる。
そして、直管状の管内を走行するときは、一対の輪体が駆動機構本体と等距離に維持される第１姿勢の状態で、輪体においては車軸に平行な第１走行面を管内壁に接触させつつ走行することができる。この状態では、走行方向は、車軸に直交する駆動機構本体の前後方向となる。一方で、管内径の変化部及び曲管部を走行する際には、一方の輪体が他方の輪体より近接した傾斜姿勢である第２姿勢に姿勢変更することで、その管内形状の変化に対応して走行することができ、さらに、その管内径の変化の大きさ及び曲管部の曲率の大きさに対応するために、輪体において第１走行面より車軸端側に走行面を有し、且つ車軸端側で閉じた凸状の走行面である第２走行面を管内壁に接触させつつ走行することができる。
従って、管内形状が変化する場合でも、一対の輪体の姿勢および輪体の走行面が管内形状の変化に対応して受動的に変更されて、スムーズに管内を移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記第１走行面が前記車軸に軸心を同じくして固定される円筒形輪体部の径方向外周面であり、
前記第２走行面が前記車軸に固定されるとともに、その車軸に中心と備えた半球状輪体部の外周面であり、
前記円筒形輪体部の軸方向端部に、前記半球状輪体部が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、第１走行面が車軸に軸心を同じくして固定される円筒形輪体部の径方向外周面とされているので、第１走行面によって管内を走行する際に、管内移動装置本体を管内においてより安定した状態に維持しつつ駆動力を管内壁に伝えることができ、管内をスムーズに移動することができる。
また、その円筒形輪体部の軸方向端部に、第２走行面としての半球状輪体部が設けられているので、管内形状が変化した場合でも、管内の形状の変化に対応して連続的に輪体の走行面を第１走行面と第２走行面の間で変更することが可能となる。従って、管内形状が変化する場合でも、輪体が管内壁に接触して連続的に駆動力を伝える状態で輪体の走行面を変更することができ、スムーズに管内を移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記付勢手段は、前記車軸の軸横断方向において前記車軸を前記駆動機構本体に対して定位置に位置保持するとともに、
当該定位置に位置保持する定位置保持状態において、前記車軸を前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で姿勢変更自在に、前記管内壁側に付勢する点にある。

上記特徴構成によれば、付勢手段によって車軸が車軸の軸横断方向において駆動機構本体に対して定位置に位置保持されるので、管内形状の変化に伴って、車軸が第１姿勢または第２姿勢にあるかに拘らず、車輪の回転方向が統一されているので、車輪の両端側に備えられる一対の輪体による駆動力が一方向に集中する。これにより、駆動力の方向の分散による駆動力の損失をなくして、確実に駆動力を管内壁に伝えて管内をスムーズに移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記駆動車輪を回転可能に保持する保持部材を、前記駆動機構本体に対して相対姿勢変更自在に備え、
前記駆動機構本体と前記保持部材との間に、前記車軸の軸方向である左右方向及び前記車軸の交差方向である前後方向に、それぞれ対を成す付勢手段を設けた点にある。

上記特徴構成によれば、駆動車輪を回転可能に保持する保持部材が、車軸の軸方向である左右方向及び車軸の交差方向にそれぞれ対を成す付勢手段を介して、駆動機構本体に対して相対姿勢変更自在に備えられているので、駆動機構本体を移動装置本体に固定されたまま保持部材のみの姿勢変更によって車軸が第１姿勢と第２姿勢との間で姿勢変更することができる。これにより、駆動機構本体は移動装置本体に固定された状態で、車軸の姿勢変更に駆動機構本体の荷重がかかることなく管内形状の変化に車軸の姿勢を対応させることができるので、素早い車軸の姿勢変更が可能となり、スムーズに管内を移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記駆動車輪の走行面において、前記第１走行面が前記第２走行面よりも前記管内壁に対する摩擦係数が高くなるように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、直管状の管内壁を走行するときには、第１走行面が管内壁に接触しつつ駆動力を伝達して、管内の軸方向に管内移動装置本体を移動することができる。また、管内径の変化部及び曲管部を通過する際には、一部の輪体において第２走行面が管内壁に接触する状態となるが、第１走行面が第２走行面よりも摩擦係数が高くなるように構成されることで、第１走行面が管内壁に接触する輪体の駆動力によって管内移動装置本体をスムーズに移動させることができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記駆動機構によって与えられる前記駆動力の方向を管内移動装置本体の前後方向に対して傾いた方向とする点にある。

上記特徴構成によれば、駆動力の方向が前記管内移動装置本体の前後方向に対して傾いた方向とされるので、管内移動装置本体が管内を回転しながら管内移動装置本体の前後方向に進む。これにより、例えばネジが旋回しながら部材に進入するように、管内の管内移動装置本体の進行方向において大きい推進力が発生してスムーズに移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記管内移動装置本体は、弾性変形自在な長手部材が管内移動装置本体の前後方向に沿って螺旋状に形成される螺旋体にて構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、管内移動装置本体が弾性変形自在な長手部材によって形成された螺旋体とされるので、あらゆる方向に屈曲することができる。これにより、管内移動装置本体の前後方向において伸縮可能としつつ外周径を変えながら管内を移動することができる。また、螺旋体は円形以外の断面形状の管内形状にも対応して変形しつつ管内を移動することもできる。そして、これらの螺旋体の形状変化は、螺旋体の弾性力によって管内壁の形状が変化によって受動的に行われる。そのため、形状変化のために特別な制御を不要としつつ、管内形状が変化する場合でも、スムーズに管内を移動することができる。

本発明に係る管内移動装置の更なる特徴構成は、前記複数の駆動機構は、前記長手部材の長手方向に一定間隔を隔てて前記長手部材に備えられている点にある。

上記特徴構成によれば、螺旋状に形成される長手部材に一定間隔に駆動機構が備えられているので、長手部材で構成される管内移動装置本体が管内壁に接触することなく、スムーズに管内を移動することができる。また、複数の駆動機構によって管内移動装置本体に対して一定間隔ごとに駆動力を分散して与えることができるので、スムーズに管内を移動することができる。

管内移動装置の側面図である。 管内移動装置の斜視図である。 管内移動装置を管内の断面方向から見た図である。 駆動機構の分解斜視図である。 駆動機構の配置状態を説明する図である。 駆動機構の第１姿勢の状態（ａ）と第２姿勢の状態（ｂ）を示す図である。 管内移動装置の駆動機構の輪体の分解斜視図である。 管内移動装置の直管部における管内移動状態（ａ）と曲管部における管内移動状態（ｂ）を示す図である。 管内移動装置の駆動機構の輪体の別実施形態を示す図である。

以下に図面を参照して本発明に係る管内移動装置について説明する。図１は管内移動装置の側面図であり、図２は管内移動装置の概略的な斜視図であり、図３は管内移動装置を管内の断面方向から見た図である。

図１〜図３に示すように、管内移動装置１０は、弾性変形自在な長手部材２を前後方向である軸Ｘの方向に沿って螺旋状に形成した管内移動装置本体としての螺旋体１と、螺旋体１を一方向に駆動させる駆動力を与える複数の駆動機構３とを備える。
管内移動装置１０は、ガス管などの各種の管Ｐの内部を移動できるように構成されている。具体的には、管内移動装置１０は、管Ｐの状態を確認及び検査するための機器（カメラ、検査機器など）を管Ｐの内部に送り込むために使用される。そして、管Ｐには、その内径が変化する部位（レジューサ等）、管Ｐが曲っている部位（エルボ等）、管Ｐの断面形状が円形でなくなる部位（例えば、プラグバルブ等）などが存在する。従って、これらの部位を通過できる性能が管内移動装置１０に要求される。つまり、管Ｐの管内径の変化に応じて自身の外径を変化できるような性能、管Ｐの曲りに応じて自身が屈曲できるような性能、管Ｐの断面形状の変化に応じて自身の断面形状を変化できるような性能などが、管内移動装置１０に要求される。本発明に係る管内移動装置１０は、上述したような要求を満たすものである。以下に、管内移動装置１０が備える螺旋体１及び駆動機構３の構成について具体的に説明する。

螺旋体１は、弾性変形自在の長手部材２が、管内移動装置の前後方向である、所定の軸Ｘの方向に沿って（つまり、軸Ｘの周りに）螺旋状に形成されたものである。本実施形態において、長手部材２は金属製の板状部材である。螺旋体１は、弾性変形自在であるので、あらゆる方向に屈曲できる。よって、管内移動装置１０は、管Ｐの曲りに応じて自身を屈曲できる。加えて、螺旋体１は、軸Ｘの方向に変形して伸び縮み可能であり、例えば螺旋体１が軸Ｘの方向に伸びることで螺旋体１の螺旋径を小さくすることができる。これにより、管内移動装置１０は、自身の外径を変えることができ、レジューサ等の縮径部を通過することができる。更に、螺旋体１は、円形以外の断面形状を有する管内部分（例えば、プラグバルブ等）においても、その形状に対応して変形することができるので、管内移動装置１０がそれらの管内形状が変化する部分を通過することが可能となる。

また、管内移動装置本体としての螺旋体１は、長手部材２の一方の面（外側部２ｂ）が一様に螺旋体１の径方向外側（軸Ｘから離れる側）に向き且つ長手部材２の他方の面（内側部２ｃ）が一様に螺旋体１の径方向内側（軸Ｘに近づく側）に向いた状態で螺旋状に形成されている。つまり、板状の長手部材２の一つの面（外側部２ｂ）が一様に管Ｐの内面に対して対面して、そして、外側部２ｂには、長手部材２の長手方向に一定間隔ごとに複数の駆動機構３が装備されている。従って、管内移動装置１０が管Ｐの内部をスムーズに移動することができる。加えて、螺旋体１は、軸Ｘの方向に沿った端部の螺旋径が中央部Ｃの螺旋径よりも小さく形成されている。そのため、管内移動装置１０が前進及び後進の何れの方向に移動するときでも、螺旋径の小さい方が先頭になる。つまり、螺旋体１が管Ｐの内部形状の変化部である 縮径部や断面形状が円形でなくなる箇所（例えば、プラグバルブ等）において、螺旋体１の先頭部分が管内壁Ｐ１への接触を回避しつつ、螺旋体１の先頭部分に続く部分において形状を変形して管Ｐの内部形状に対応し、内部形状の変化部を通過することができる。

また、螺旋体１は、管Ｐの内部に収容されていないときの螺旋径が、管Ｐの内径に対して等しいか又は大きくなるように形成されている。よって、管Ｐの内部にあるとき、螺旋体１は螺旋径を大きくしようとする押圧力を管Ｐの管内壁Ｐ１に対して与える。これによって、後述する駆動機構３が管Ｐの内面に押し付けられ、駆動車輪Ｗによって駆動力が管Ｐの管内壁Ｐ１に伝えられる。

なお、管Ｐの内部状態を確認及び検査するための機器（カメラ、検査機器など）は、螺旋体１の進行方向先端部や、螺旋体１の中央部Ｃの空洞部分などに設置される。或いは、それらの機器を管内移動装置１０で曳航してもよい。

本実施形態では長手部材２の長手方向に一定間隔ごとに複数の駆動機構３を備えている。そして、複数の駆動機構３の夫々が、螺旋体１の軸心直交方向に対して傾いた一方向（図１に示す例では、所定の軸Ｘの方向に対しての傾き角θだけ傾いた方向）に駆動力を働かせることで長手部材２に対して螺旋体１の軸心直交方向に対して傾いた一方向に駆動力が作用し、管内移動装置１０を管軸方向に沿って移動させることができる。

具体的には、複数の駆動機構３の夫々は、図４および図５に示すように、螺旋体１を一方向に駆動させる駆動力を螺旋体１に与える駆動機構３は、螺旋体１に固定される駆動機構本体３ａと、駆動機構本体３ａに対して回転自在な駆動車輪Ｗと、駆動車輪Ｗを回転駆動する駆動部３ｂと、駆動車輪Ｗを回転可能に保持する保持部材Ｈと、駆動車輪Ｗを管内壁Ｐ１に付勢する付勢手段Ｓとを有する。
ここで、駆動機構本体３ａは、長手部材２の外側部２ｂに備えられ、その駆動機構本体３ａと保持部材Ｈとの間に付勢手段Ｓが設けられる。保持部材Ｈには、駆動部３ｂが固定されるとともに、駆動車輪Ｗが回転可能に支持されている。

駆動部３ｂはその内部に図１に示すケーブル４を介して給電されるモータ（図示せず）が設けられている。駆動車輪Ｗは、断面形状を六角形とする車軸Ｗ１とその車軸Ｗ１の両端側に備えられる一対の輪体Ｗ２を備えている。
また、保持部材Ｈは、車軸Ｗ１の軸方向である左右方向の２箇所に軸受け孔Ｈ１を有している。その軸受け孔Ｈ１の、輪体Ｗ２が設けられる側である一方側から軸カバー６を挿入して、軸受け孔Ｈ１の他方側において軸カバー６の軸受け溝部６ａに軸カバーピン７を嵌合させることで、軸カバー６が軸受け孔Ｈ１に回転自在に取り付けられる。

駆動車輪Ｗの車軸Ｗ１は、このように設けられた保持部材Ｈの左右方向に設けられた２つの軸カバー６および駆動部３ｂを貫通させて設けられる。この際、車軸Ｗ１が駆動部３ｂの内部に設けられたモータの駆動による駆動力を受けられるように駆動部３ｂ内において構成されている。そして、保持部材Ｈによって支持された車軸Ｗ１の両端部には、車軸Ｗ１が輪体Ｗ２の車軸孔Ｗ２ｃを貫通させて、さらに、車軸Ｗ１の両端部の車軸溝Ｗ１ａに車軸ピン５を係合させることで、一対の輪体Ｗ２が車軸Ｗ１に固定されている。ここで、輪体Ｗ２の車軸孔Ｗ２ｃは六角形状の孔とされて、六角形の車軸Ｗ１がその車軸孔Ｗ２ｃに嵌合して強固に固定されているので、車軸Ｗ１の駆動力を確実に輪体Ｗ２に伝えることができる。

このような構成において、車軸Ｗ１が駆動部３ｂの内部に設けられたモータの駆動力を管内壁Ｐ１に伝えることで螺旋体１の一方向に駆動力が発生し、管内移動装置１０を管軸方向に沿って移動させることができる。また、駆動機構３のモータの回転方向を変えることで、管内移動装置１０の管内における前進及び後進を変更できる。なお、モータの回転方向の変更は、ケーブル４に接続されている電源の極性を変更する方法などがある。

付勢手段Ｓは、駆動機構本体３ａと保持部材Ｈとの間に、車軸Ｗ１の軸方向である左右方向（図５のｘ方向）及び車軸Ｗ１の交差方向である前後方向（図５のｙ方向）に、それぞれ対を成す状態で設けられた４本の付勢機構Ｓ１によって構成されている。ここで、付勢機構Ｓ１はバネＳ２と、そのバネＳ２の内側を貫通させつつ上端部が保持部材Ｈに接続され、下端部が駆動機構本体３ａに揺動可能に接続された棒状のバネ支持体Ｓ３によって構成されている。

また、図６（ａ）に示すように、付勢手段Ｓは車軸Ｗ１を軸横断方向において定位置に位置保持しつつ、一対の輪体Ｗ２が駆動機構本体３ａと等距離に維持される第１姿勢と、図６（ｂ）に示すように、一対の輪体Ｗ２の一方の輪体Ｗ２が他方の輪体Ｗ２より近接した傾斜姿勢である第２姿勢に姿勢変更自在に構成されている。図６（ａ）において示した第１姿勢は、例えば、直管状の管内を走行する場合に一対の輪体Ｗ２が駆動機構本体３ａと等距離に維持される状態であり、図６（ｂ）において示した第２姿勢は、例えば、管内形状が変化する部位において、その管内形状に対応するために、一方の輪体Ｗ２が他方の輪体Ｗ２より近接した傾斜姿勢となった状態である。本実施形態においては、車軸Ｗ１は保持部材Ｈに支持されているので、保持部材Ｈが、駆動機構本体３ａに対して相対姿勢の変更が自在となる構成とされて、第１姿勢と第２姿勢の姿勢変更を可能としており、管内を移動する状態においては、車軸Ｗ１の軸横断方向において車軸Ｗ１を駆動機構本体３ａに対して定位置に位置保持した状態において、一対の輪体Ｗ２が備えられた車軸Ｗ１を管内壁Ｐ１側に付勢した状態で行なうことができる。

図７に示す輪体Ｗ２は、車軸Ｗ１に平行な第１走行面Ｗ２ａと、車軸Ｗ１に対して傾いた第２走行面Ｗ２ｂとを有している。具体的には、第１走行面Ｗ２ａは車軸Ｗ１に軸心を同じくして固定される円筒形輪体部Ｄの径方向外周面で構成され、第２走行面Ｗ２ｂにおいても車軸Ｗ１に軸心を同じくして固定される半球状輪体部Ｅの外周面で構成されている。輪体Ｗ２は、円筒形輪体部Ｄの軸方向の両側の端部Ｄ１に半球状輪体部Ｅを接触させて設けつつ、半球状輪体部Ｅ同士によって形成される溝部Ｅ１ａに、円筒形輪体部Ｄを嵌め込んで固定されて形成される。そして、図６からも判明する様に、円筒形輪体部Ｄの外径Ｒｄ１に対して、半球状輪体部Ｅの外径Ｒｄ２は僅かに小径に設定されている。このように、輪体Ｗ２は、車軸Ｗ１に平行な第１走行面Ｗ２ａと、この第１走行面Ｗ２ａより車軸端側の走行面で、且つ車軸Ｗ１の軸端側で閉じた凸状の走行面である第２走行面とを有して構成されている。そして、第１走行面Ｗ２ａが第２走行面Ｗ２ｂよりも管内壁Ｐ１に対する摩擦係数が高くなるように構成されている。例えば、第１走行面Ｗ２ａはクロロプレンゴム（ＣＲゴム）で形成され、第２走行面Ｗ２ｂはウレタン樹脂などで形成される。

本実施形態では、各駆動機構３によって与えられる駆動力の方向を、管内移動装置１０の前後方向である軸Ｘの方向に直交する方向に対して傾いた方向とされている。つまり、図１および図５に示すように、各駆動機構３の駆動力の方向は、軸Ｘの方向に対して一様に所定の傾き角θだけ傾いている。これにより、管内移動装置１０は管内において一方向に回転しつつ管軸方向に移動する。この傾き角θは適宜設定可能である。但し、傾き角が０°（即ち、軸Ｘに平行）に近い程、管内移動装置１０の管軸方向への移動速度は速くなり、管内を周方向に回転する速度が遅くなる。一方、この傾き角が９０°（軸Ｘに直交）に近い程、管内移動装置１０の管軸方向への移動速度は遅くなり、管内を周方向に回転する速度が速くなる。

また、図３に示すように、本実施形態では、基準となる管内径の管内に収容された状態で駆動機構３は螺旋体１が１周する間に５個（即ち、７２°間隔で）設けられる状態となる。駆動機構３の設置間隔が大きい場合（例えば、螺旋体１が１周する間に２個（即ち、１８０°間隔で）設けられている場合）には、駆動機構３と駆動機構３との間の螺旋体１が管Ｐの内面に接触して、管内移動装置１０の移動を阻害する可能性がある。そのため、駆動機構３の設置間隔が大きすぎることは好ましくない。尚、本実施形態では駆動機構３の設置間隔が７２°である場合を例示したが、９０°間隔、６０°間隔など、他の間隔で駆動機構３を設けてもよい。

次に、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して、管内移動装置１０が管内を移動するときの状態を説明する。図８（ａ）は、管Ｐの直管部を管内移動装置１０が移動しているときの状態を示す図である。駆動機構３の駆動車輪Ｗは第１姿勢を維持しつつ、一対の輪体Ｗ２の第１走行面Ｗ２ａが管内壁Ｐ１に付勢されて走行している。なお、一対の輪体Ｗ２の管内壁Ｐ１との接触状態については、断面方向から管内移動装置１０の状態を示した図３において示されるように一対の輪体Ｗ２の両輪体の第１走行面Ｗ２ａが管内壁Ｐ１に接触しつつ走行していることがわかる。

図８（ｂ）は、管Ｐの曲管部を管内移動装置１０が移動しているときの状態である。管内移動装置１０は、弾性変形自在の長手部材２で構成された螺旋体１の形状が、管Ｐの曲管部の状態に対応して受動的に変化している。
そして、管内壁Ｐ１の曲率が比較的小さい外側壁面Ｐ１ａに位置する駆動機構３においては、駆動車輪Ｗを第２姿勢とすることで、その一対の輪体Ｗ２を第１走行面Ｗ２ａを外側壁面Ｐ１ａに接触させて走行する。一方で、管内壁Ｐ１の曲率が大きい内側壁面Ｐ１ｂに位置する駆動機構３においては、駆動車輪Ｗを第２姿勢としても、その一対の輪体Ｗ２において第１走行面Ｗ２ａが内側壁面Ｐ１ｂに当接しないため、第２走行面Ｗ２ｂを内側壁面Ｐ１ｂに接触させて走行する。
また、外側壁面Ｐ１ａを走行する輪体Ｗ２の第１走行面Ｗ２ａは、第２走行面Ｗ２ｂよりも管内壁Ｐ１に対する摩擦係数が高いため、この第１走行面Ｗ２ａによる駆動力の外側壁面Ｐ１ａへの伝達により管内移動装置１０が管内を移動することが可能となる。そして、内側壁面Ｐ１ｂにおける第２走行面Ｗ２ｂと、外側壁面Ｐ１ａにおける第１走行面Ｗ２ａの走行との間に走行距離の距離差が発生しても、内側壁面Ｐ１ｂを走行する輪体Ｗ２の第２走行面Ｗ２ｂが内側壁面Ｐ１ｂ上を滑走することで許容することができる。このように、管内形状が変化する場合でも、スムーズに管内を移動することができる。

〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態においては、螺旋体１を構成する長手部材２は、弾性変形自在であれば樹脂製などの金属以外の材料で製造してもよい。更に、長手部材２は板状でなくてもよい。例えば、長手部材２の断面が円形又は楕円形などの他の形状でもよい。

（Ｂ）上記実施形態においては、管内移動装置本体は弾性変形自在の長手部材２が、所定の軸Ｘの方向に沿って螺旋状に形成した螺旋体１としたが、これに限らず、断面が円形又は楕円形など形状で螺旋状に形成しない弾性変形自在な部材を管内移動装置本体としてもよい。

（Ｃ）上記実施形態においては、駆動機構３において一対の輪体を設けたが、これに限らず二対以上の輪体を設けてもかまわない。

（Ｄ）上記実施形態においては、長手部材２に駆動車輪Ｗを有する駆動機構３のみを設けたが、これに限らず、長手部材２に駆動力を有さない従動輪を設けてもよい。

（Ｅ）上記実施形態においては、輪体Ｗ２は、円筒形輪体部Ｄの軸方向の両側の端部Ｄ１に半球状輪体部Ｅを接触させて設けつつ、半球状輪体部Ｅ同士によって形成される溝部Ｅ１ａに、円筒形輪体部Ｄを嵌め込んで固定されて形成したが、これに限らず、図９に示すように、円筒形輪体部Ｄの内周面に凸部Ｄ２を設け、一方、半球状輪体部Ｅ１に形成される溝部Ｅ１ａにおいて、円筒形輪体部Ｄの内周面の凸部Ｄ２と嵌合可能な凹部を形成して、それらを嵌合させつつ円筒形輪体部Ｄを固定して輪体Ｗ２を形成してもよい。

以上説明したように、配管の内部形状が変化してもスムーズに移動可能な管内移動装置を提供することができる。

１ 管内移動装置本体（螺旋体）
２ 長手部材
３ 駆動機構
３ａ 駆動機構本体
３ｂ 駆動部
１０ 管内移動装置
Ｄ 円筒形輪体部
Ｄ１ 軸方向端部
Ｅ 半球状輪体部
Ｈ 保持部材
Ｓ 付勢手段
Ｓ１ 付勢機構
Ｗ 駆動車輪
Ｗ１ 車軸
Ｗ２ 輪体
Ｗ２ａ 第１走行面
Ｗ２ｂ 第２走行面
ｘ 左右方向
ｙ 交差方向

Claims (8)

1. 管内を移動可能な管内移動装置であって、
   管内移動装置本体と前記管内移動装置本体を一方向に駆動させる駆動力を与える複数の駆動機構とを備え、
   前記駆動機構は、前記管内移動装置本体に固定される駆動機構本体と、前記駆動機構本体に対して回転自在な駆動車輪と、前記駆動車輪を回転駆動する駆動部と、前記駆動車輪を管内壁に付勢する付勢手段とを備え、
   前記駆動車輪は、車軸と当該車軸の両端側に備えられる一対の輪体とを備え、
   前記輪体は、前記車軸に平行な第１走行面と、前記第１走行面より車軸端側の走行面で、且つ前記車軸端側で閉じた凸状の走行面である第２走行面とを有し、
   前記付勢手段は、前記一対の輪体が前記駆動機構本体と等距離に維持される第１姿勢と、前記一対の輪体に関して、一方の輪体が他方の輪体より近接した傾斜姿勢である第２姿勢とに姿勢変更自在に構成されている管内移動装置。
2. 前記第１走行面が前記車軸に軸心を同じくして固定される円筒形輪体部の径方向外周面であり、
   前記第２走行面が前記車軸に固定されるとともに、その車軸に中心を備えた半球状輪体部の外周面であり、
   前記円筒形輪体部の軸方向端部に、前記半球状輪体部が設けられている請求項１記載の管内移動装置。
3. 前記付勢手段は、前記車軸の軸横断方向において前記車軸を前記駆動機構本体に対して定位置に位置保持するとともに、
   当該定位置に位置保持する定位置保持状態において、前記車軸を前記第１姿勢と前記第２姿勢との間で姿勢変更自在に、前記管内壁側に付勢する請求項１又は２記載の管内移動装置。
4. 前記駆動車輪を回転可能に保持する保持部材を、前記駆動機構本体に対して相対姿勢変更自在に備え、
   前記駆動機構本体と前記保持部材との間に、前記車軸の軸方向である左右方向及び前記車軸の交差方向である前後方向に、それぞれ対を成す付勢機構を設けた請求項３記載の管内移動装置。
5. 前記駆動車輪の走行面において、前記第１走行面が前記第２走行面よりも前記管内壁に対する摩擦係数が高くなるように構成されている請求項１〜４の何れか１項記載の管内移動装置。
6. 前記駆動機構によって与えられる前記駆動力の方向を前記管内移動装置本体の前後方向に対して傾いた方向とする請求項１〜５の何れか一項に記載の管内移動装置。
7. 前記管内移動装置本体は、弾性変形自在な長手部材が前記管内移動装置本体の前後方向に沿って螺旋状に形成される螺旋体にて構成されている請求項１〜６の何れか１項記載の管内移動装置。
8. 前記複数の駆動機構は、前記長手部材の長手方向に一定間隔を隔てて前記長手部材に備えられている請求項７に記載の管内移動装置。

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