JP5901380B2 - Self-propelled aircraft - Google Patents

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本発明は、管内壁面を自走する管内自走機に関する。   The present invention relates to an in-pipe self-propelled machine that is self-propelled on a pipe inner wall surface.

ガス管などの様々な管の状態を管内から検査するとき、管内に検査用センサーを送り込む必要があり、そのために管内壁面を自走する管内自走機が必要となる。
管内自走機が送り込まれる管の内部は一様な形状とは限らない。例えば、断面が円形の管であっても、その内径が大きく変化する場合もある。また、管の途中に設けられているプラグバルブなどでは、管の断面が円形ではなく台形などであったりもする。また、管は真っ直ぐ伸びているだけでなく、エルボや分岐部などで曲っていることもある。このため、管内自走機には、管の内部形状が変化してもスムーズに管内壁面を走行する機能が要求される。
When inspecting the state of various pipes such as a gas pipe from the inside of the pipe, it is necessary to send an inspection sensor into the pipe, and for that purpose, an in-pipe self-propelled machine that runs on the inside wall of the pipe is required.
The inside of the pipe into which the in-pipe self-propelled machine is fed is not necessarily uniform. For example, even if the tube has a circular cross section, the inner diameter may change greatly. Further, in a plug valve or the like provided in the middle of a pipe, the cross section of the pipe may be a trapezoid instead of a circle. In addition, the pipes are not only straight, but may be bent at elbows or branches. For this reason, the self-propelled in-pipe machine is required to have a function of smoothly running on the inner wall surface of the pipe even when the internal shape of the pipe changes.

特許文献1には、弾性変形自在の板状部材を軸方向に沿って螺旋状に形成して構築された螺旋体と、この螺旋体の長手方向に所定ピッチで配設されている複数の駆動機構とを備えた管内移動装置が記載されている。各駆動機構は、螺旋体を一方向に進行させる駆動力を作り出すために、モータと円板状の車輪とから構成され、その際、駆動機構は、そのモータなどが管に接触しないように車輪の一部だけを螺旋体の径方向外側面から突出させる状態で螺旋体の径方向内面側に装着されている。つまり、この管内自走機では、管の内径が変動しても螺旋体の径方向外側に拡張している力によって車輪を管壁に押し付けることができ、例えばネジが旋回しながら狭い部分に入り込んで行くように、螺旋体の全体が旋回しながら管の奥へ入り込んで行くことができる。   Patent Document 1 discloses a spiral body that is constructed by forming a plate member that is elastically deformable in a spiral shape along the axial direction, and a plurality of drive mechanisms that are arranged at a predetermined pitch in the longitudinal direction of the spiral body. An in-pipe moving device comprising a is described. Each drive mechanism is composed of a motor and a disk-like wheel in order to create a drive force that advances the spiral body in one direction. At this time, the drive mechanism is arranged so that the motor or the like does not contact the pipe. Only a part is projected from the radially outer surface of the spiral body, and is mounted on the radially inner surface side of the spiral body. In other words, in this self-propelled pipe, even if the inner diameter of the pipe fluctuates, the wheel can be pressed against the pipe wall by the force expanding outward in the radial direction of the spiral body. As you go, the entire spiral can swivel into the inside of the tube.

特開2011‐16467号公報(段落番号〔0004−0033〕、図1、図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2011-16467 (paragraph number [0004-0033], FIGS. 1 and 4)

しかしながら、この特許文献1に記載された管内自走機では、駆動装置の大部分を螺旋体の径方向内面側に収納させ、車輪のごく一部を螺旋体の径方向外側面から突出させているだけであり、螺旋体を構成する板状部材が径方向に拡縮しやすい弾性体であるので、不測に板状部材が管内壁面に接触する危険性がある。
上記実情に鑑み、螺旋板からなる機体に駆動車輪を装着した管内自走機において、車輪以外の機体部分の管内壁面への接触可能性を低減させる構造が要望されている。
However, in the in-pipe self-propelled machine described in Patent Document 1, most of the drive device is housed on the radially inner surface side of the spiral body, and only a small part of the wheel protrudes from the radially outer surface of the spiral body. And since the plate-shaped member which comprises a helical body is an elastic body which is easy to expand / contract in radial direction, there exists a danger that a plate-shaped member will contact a pipe inner wall surface unexpectedly.
In view of the above situation, there is a demand for a structure that reduces the possibility of contact of the airframe portion other than the wheels with the inner wall surface of the pipe in a self-propelled in-pipe machine in which a driving wheel is mounted on the airframe made of a spiral plate.

本発明による、管内壁面を自走する管内自走機は、長手軸心周りで螺旋状に延びた径方向に弾性拡縮可能な螺旋板からなる螺旋機体と、前記螺旋板に所定間隔で配置された球状車輪と、前記球状車輪の中心を通って前記螺旋板の延び方向を横断する横断方向に前記球状車輪の内部を延びて前記球状車輪を駆動する車輪駆動軸と、前記車輪駆動軸を駆動する駆動ユニットとを備え、前記車輪駆動軸が前記螺旋板の外面より外方に位置し、前記駆動ユニットからの動力が減速機構を介して前記車輪駆動軸に伝達され、前記減速機構が前記球状車輪に内蔵され、前記駆動ユニットは前記螺旋機体の内部に配置され、前記螺旋板に固定されており、前記減速機構は前記駆動ユニットにサスペンションユニットを介して支持されている。 An in-pipe self-propelled machine that self-propells on an inner wall surface of the pipe according to the present invention is arranged at a predetermined interval on a spiral machine body including a spiral plate elastically expanding and contracting in a radial direction extending spirally around a longitudinal axis. A spherical wheel, a wheel drive shaft for driving the spherical wheel by extending inside the spherical wheel in a transverse direction passing through the center of the spherical wheel and crossing the extending direction of the spiral plate, and driving the wheel drive shaft The wheel drive shaft is located outward from the outer surface of the spiral plate , power from the drive unit is transmitted to the wheel drive shaft via a speed reduction mechanism, and the speed reduction mechanism is the spherical shape. Built in a wheel, the drive unit is disposed inside the spiral machine body and fixed to the spiral plate, and the speed reduction mechanism is supported by the drive unit via a suspension unit .

上記構成では、車輪駆動軸を介して駆動ユニットによって駆動される車輪が球状に形成されるとともに、その車輪駆動軸が機体を構成する螺旋板の外面より外方に位置しているので、上述した従来の管内自走機と比べて、螺旋板の外面から管内壁面までの距離はより大きくなり、車輪以外の機体部分の管内壁面への接触可能性は低くなる。さらに、走行中に車輪が傾いても車輪が球状であることから、安定した走行性が得られる。また、車輪が球状体であることから、車輪が横滑りしやすくなるが、この横滑りを利用することで、螺旋機体の管軸方向への走行を管径の変換、管軸の曲がり、管断面形状の変化に対して適切に対応することができる。従って、本発明の管内自走機は、車輪にステアリング機能を必要としない。   In the above configuration, the wheel driven by the drive unit via the wheel drive shaft is formed in a spherical shape, and the wheel drive shaft is located outward from the outer surface of the spiral plate constituting the airframe. Compared to a conventional self-propelled in-pipe machine, the distance from the outer surface of the spiral plate to the inner wall surface of the pipe is greater, and the possibility of contact of the body part other than the wheels with the inner wall surface of the pipe is reduced. Furthermore, even if the wheels are tilted during traveling, the wheels are spherical, so that stable traveling properties can be obtained. Also, since the wheel is a spherical body, the wheel is likely to skid sideways, but by using this skidding, traveling in the tube axis direction of the spiral machine body is converted into a tube diameter, the tube shaft is bent, and the tube cross-sectional shape Can respond appropriately to changes in Therefore, the in-pipe self-propelled aircraft of the present invention does not require a steering function for the wheels.

また、上記構成では、前記駆動ユニット3からの動力が減速機構4を介して前記車輪駆動軸23に伝達され、前記減速機構4が前記球状車輪2に内蔵されている。減速機構4の採用により、モータを定格駆動させながらも、球状車輪を適切な回転数で回転させることができる。しかも、減速機構4を球状車輪に内蔵させることで、駆動ユニットに要求されるスペースは実質的にモータが専有する大きさだけとなり、走行駆動系がコンパクトなものとなる。 In the above configuration , power from the drive unit 3 is transmitted to the wheel drive shaft 23 via the speed reduction mechanism 4, and the speed reduction mechanism 4 is built in the spherical wheel 2. By adopting the speed reduction mechanism 4, it is possible to rotate the spherical wheel at an appropriate rotation speed while driving the motor at a rated drive. In addition, by incorporating the speed reduction mechanism 4 in the spherical wheel, the space required for the drive unit is substantially only the size that the motor occupies, and the travel drive system becomes compact.

さらに、上記構成では、前記駆動ユニット3は前記螺旋機体1の内部に配置され、前記螺旋板10に固定されており、前記減速機構4は前記駆動ユニット3にサスペンションユニットを介して支持されている。この構成では、球状車輪を支持する減速機構4がサスペンションユニットを介して支持されているので、球状車輪が走行中に受ける走行振動がサスペンションユニットで吸収され、走行安定性が向上する。 Further, in the above configuration , the drive unit 3 is disposed inside the spiral machine body 1 and is fixed to the spiral plate 10, and the speed reduction mechanism 4 is supported by the drive unit 3 via a suspension unit. . In this configuration, since the speed reduction mechanism 4 that supports the spherical wheel is supported via the suspension unit, traveling vibration that the spherical wheel receives during traveling is absorbed by the suspension unit, and traveling stability is improved.

好適な実施形態として、前記車輪駆動軸23を前記減速機構4によって支持すると、球状車輪を軸受けする軸受けが不要となり、球状車輪への駆動力伝達系の構造が簡単でコンパクトになる。   As a preferred embodiment, when the wheel drive shaft 23 is supported by the speed reduction mechanism 4, a bearing for bearing the spherical wheel becomes unnecessary, and the structure of the driving force transmission system to the spherical wheel becomes simple and compact.

さらに、本発明の好適な実施形態の1つでは、前記球状車輪は、左半球状車輪と右半球状車輪とからなり、前記左半球状車輪に形成されたボス部に前記車輪駆動軸の左端部が固着されており、前記右半球状車輪に形成されたボス部に前記車輪駆動軸の右端部が固着されている。このような球状車輪の分割構成により、球状車輪の製作や組み付けが簡単化されるだけでなく、2つに分割されたそれぞれの半球状車輪が車輪駆動軸の両端に割り当てられ、車輪駆動が安定する。   Furthermore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the spherical wheel includes a left hemispherical wheel and a right hemispherical wheel, and a boss portion formed on the left hemispherical wheel has a left end of the wheel drive shaft. The wheel drive shaft has a right end fixed to a boss formed on the right hemispherical wheel. Such a spherical wheel division configuration not only simplifies the production and assembly of the spherical wheel, but each hemispherical wheel divided into two is assigned to both ends of the wheel drive shaft, and the wheel drive is stable. To do.

管内自走機の側面図である。It is a side view of an in-pipe self-propelled aircraft. 管内自走機の中央部分の軸方向に沿って見た正面図である。It is the front view seen along the axial direction of the center part of an in-pipe self-propelled aircraft. 車輪を組み付けた駆動ユニットの斜視図である。It is a perspective view of the drive unit which assembled | attached the wheel. 車輪を組み付けた駆動ユニットの側面図である。It is a side view of the drive unit which assembled | attached the wheel. 駆動ユニットの分解図である。It is an exploded view of a drive unit. 車輪と減速機構と車輪駆動軸を示す分解図である。It is an exploded view which shows a wheel, a deceleration mechanism, and a wheel drive shaft. 管内自走機の移動状態を説明する図である。It is a figure explaining the movement state of an in-pipe self-propelled aircraft. 管内自走機の移動状態を説明する図である。It is a figure explaining the movement state of an in-pipe self-propelled aircraft.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

以下に図面を参照して本発明に係る管内自走機について説明する。図1は管内自走機の側面図であり、図2は管内自走機の中央部分の軸方向に沿って見た正面図である。 The in-pipe self-propelled aircraft according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of an in-pipe self-propelled aircraft, and FIG.

図1と図2に示すように、管内自走機は、長手軸心XL周りに螺旋状に延びている螺旋機体1と、この螺旋機体1に装着される複数の駆動ユニット3と、この駆動ユニット3によって駆動される球状車輪2を備える。管内自走機は、ガス管などの各種の管9の内部を移動できるように構成されている。管内自走機は、管9の状態を管壁内面91側から確認及び検査するための機器(カメラ、検査センサーなど)を管9の内部に送り込むために使用される。管内自走機が走行する管9には、管9の内径が変化する箇所、管9が曲っている箇所(エルボや分岐等)、管9の断面形状が円形でなくなる箇所(例えば、プラグバルブ等)などが含まれる。従って、この管内自走機では、管9の内径の変化や管9の曲りに追従すべく螺旋機体1の螺旋外径を変化させ、さらにはそのような螺旋外径の変化を可能にする変形性にも関わらず螺旋機体1が管壁内面91と衝突する可能性をできるだけ低くなる構造が採用されている。また、螺旋機体1の良好な走行性を得るために、螺旋機体1に装着される駆動ユニット3と球状車輪2とがコンパクトとなるような構造が採用されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the in-pipe self-propelled machine includes a spiral machine body 1 that spirally extends around the longitudinal axis XL, a plurality of drive units 3 that are mounted on the spiral machine body 1, and this drive A spherical wheel 2 driven by a unit 3 is provided. The in-pipe self-propelled machine is configured to be able to move inside various pipes 9 such as gas pipes. The in-pipe self-propelled machine is used to send equipment (camera, inspection sensor, etc.) for checking and inspecting the state of the tube 9 from the tube wall inner surface 91 side into the tube 9. The pipe 9 on which the self-propelled machine travels includes a place where the inner diameter of the pipe 9 changes, a place where the pipe 9 is bent (elbow, branch, etc.), a place where the cross-sectional shape of the pipe 9 is not circular (for example, a plug valve Etc.). Therefore, in this in-pipe self-propelled machine, the spiral outer diameter of the spiral machine body 1 is changed so as to follow the change in the inner diameter of the pipe 9 and the bending of the pipe 9, and further the deformation that enables such a change in the outer diameter of the spiral. In spite of the nature, a structure is adopted in which the possibility of the spiral machine body 1 colliding with the tube wall inner surface 91 is as low as possible. Further, in order to obtain good traveling performance of the spiral machine body 1, a structure is adopted in which the drive unit 3 and the spherical wheel 2 attached to the spiral machine body 1 are compact.

螺旋機体1は、弾性変形自在の板材を長手軸心XLの方向に沿って(つまり、長手軸心XLの周りに)螺旋状に成形して作られた螺旋板10である。本実施形態において、この螺旋板10は金属製の弾性を有する板材から作られている。螺旋機体1は、螺旋ばねのような弾性変形性を有するので、あらゆる方向に屈曲できる。よって、管内自走機は、管9の曲りに応じて自身を屈曲できる。加えて、螺旋機体1は、長手軸心XLの方向に変形して伸び縮み可能であり、例えば螺旋機体1が長手軸心XLの方向に伸びると螺旋機体1は細くなる(つまり、螺旋径が小さくなる)。これにより、管内自走機は、自身の外径を変えることができる。   The spiral machine body 1 is a spiral plate 10 made by forming an elastically deformable plate material in a spiral shape along the direction of the longitudinal axis XL (that is, around the longitudinal axis XL). In this embodiment, the spiral plate 10 is made of a metal plate having elasticity. Since the spiral body 1 has elastic deformation like a spiral spring, it can be bent in any direction. Therefore, the in-pipe self-propelled machine can bend itself according to the bending of the pipe 9. In addition, the spiral body 1 can be deformed and expanded and contracted in the direction of the longitudinal axis XL. For example, when the spiral body 1 extends in the direction of the longitudinal axis XL, the spiral body 1 becomes thin (that is, the spiral diameter becomes smaller). Smaller). Thereby, the in-pipe self-propelled aircraft can change its outer diameter.

螺旋機体1は、螺旋板10の一方の面(外面10a)が一様に螺旋機体1の径方向外側(長手軸心XLから離れる側)に向き且つ螺旋板10の他方の面(内面10b)が一様に螺旋機体1の径方向内側(長手軸心XL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、板状の螺旋板10の一つの面(外面10a)が一様に管9の管壁内面91に対して対面するので、管内自走機が管壁内面91をスムーズに走行することができる。加えて、螺旋機体1の長手方向両端領域の螺旋径が長手方向中央領域の螺旋径よりも小さく形成されている。そのため、管内自走機が前進及び後進の何れの方向に移動するときでも(図8参照)、螺旋径の小さい形態で進入することでき、螺旋機体1の先頭となる螺旋板10の先端が管壁内面91に引っ掛かる可能性は少ない。   In the spiral body 1, one surface (outer surface 10 a) of the spiral plate 10 is uniformly directed radially outward (side away from the longitudinal axis XL) of the spiral body 1 and the other surface (inner surface 10 b) of the spiral plate 10. Is formed in a spiral shape in a state of being uniformly directed radially inward of the spiral body 1 (side approaching the longitudinal axis XL). That is, since one surface (outer surface 10a) of the plate-like spiral plate 10 faces the tube wall inner surface 91 of the tube 9 uniformly, the self-propelled in-tube can smoothly travel on the tube wall inner surface 91. it can. In addition, the spiral diameter of the longitudinal end regions of the spiral body 1 is formed smaller than the spiral diameter of the longitudinal center region. Therefore, even when the in-pipe self-propelled machine moves in either the forward or reverse direction (see FIG. 8), it can enter in a form with a small spiral diameter, and the tip of the spiral plate 10 serving as the head of the spiral machine body 1 is the tube. There is little possibility of being caught by the wall inner surface 91.

更に、螺旋機体1は、螺旋機体1が管9の内部にないときの自然状態の最大螺旋径が、管9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、螺旋機体1が管9の内部にあるとき、螺旋機体1は、螺旋径を大きくしようとする押圧力を螺旋板10から径方向外側に突き出した球状車輪2を介して管壁内面91に与える。これにより、球状車輪2は管壁内面91に押し付けられ、駆動力を管壁内面91に対して確実に与えることができる。   Further, the spiral body 1 is formed such that the maximum spiral diameter in a natural state when the spiral body 1 is not inside the tube 9 is equal to or larger than the inner diameter of the tube 9. Therefore, when the spiral body 1 is inside the tube 9, the spiral body 1 is applied to the inner surface 91 of the tube wall via the spherical wheel 2 that protrudes radially outward from the spiral plate 10 with a pressing force to increase the spiral diameter. give. Thereby, the spherical wheel 2 is pressed against the tube wall inner surface 91, and the driving force can be reliably applied to the tube wall inner surface 91.

管9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)は、螺旋機体1の進行方向先端部や、螺旋機体1の中央領域の空洞部分などに設置されるが、それらの機器を管内自走機で牽引するような形態を採用してもよい。   Devices for confirming and inspecting the state of the tube 9 (cameras, inspection devices, etc.) are installed at the leading end of the spiral body 1 in the traveling direction, the hollow portion in the central region of the spiral body 1, and the like. You may employ | adopt the form which is towed with an in-pipe self-propelled aircraft.

次に、球状車輪2とこの球状車輪2に駆動力を与える駆動ユニット3を説明する。図3と図4は球状車輪2を組み付けた駆動ユニット3の斜視図と側面図であり、図5は駆動ユニット3の分解図であり、図6は球状車輪2と減速機構4と車輪駆動軸23を示す分解図である。
この駆動ユニット3は球状車輪2を前進方向または後進方向に回転駆動させるが、球状車輪の向き、つまり操向角を変えるステアリング機能は有さない。つまり、車輪は螺旋機体1に対して回転可能に支持されているが、操向角度は螺旋機体1を構成する螺旋板10の延び方向に一致した状態で不動である。
Next, the spherical wheel 2 and the drive unit 3 that gives a driving force to the spherical wheel 2 will be described. 3 and 4 are a perspective view and a side view of the drive unit 3 assembled with the spherical wheel 2, FIG. 5 is an exploded view of the drive unit 3, and FIG. 6 shows the spherical wheel 2, the speed reduction mechanism 4, and the wheel drive shaft. FIG.
This drive unit 3 rotationally drives the spherical wheel 2 in the forward or backward direction, but does not have a steering function for changing the direction of the spherical wheel, that is, the steering angle. That is, the wheel is supported so as to be rotatable with respect to the spiral machine body 1, but the steering angle does not move in a state in which it coincides with the extending direction of the spiral plate 10 constituting the spiral machine body 1.

各駆動ユニット3が、管壁内面91に螺旋機体1の径方向押し付け力により押し付けられた球状車輪2に駆動力を伝達して、回転させることで、螺旋機体1が管9の内部を管軸心90に沿って走行する。この実施形態において、駆動ユニット3は、モータ32と、このモータ32の回転速度を減速して球状車輪2に伝達する減速機構4とを備えている。モータ32は螺旋機体1に牽引されているケーブル60を介して外部から給電される。図6の分解図から明らかなように、減速機構4は球状車輪2の内部に収納されている。   Each drive unit 3 transmits a driving force to the spherical wheel 2 pressed against the inner surface 91 of the pipe wall by the radial pressing force of the spiral machine body 1 and rotates the spherical wheel 2, so that the spiral machine body 1 moves the inside of the tube 9 through the tube axis. Travel along the heart 90. In this embodiment, the drive unit 3 includes a motor 32 and a speed reduction mechanism 4 that reduces the rotational speed of the motor 32 and transmits it to the spherical wheel 2. The motor 32 is supplied with power from the outside through a cable 60 pulled by the spiral machine body 1. As apparent from the exploded view of FIG. 6, the speed reduction mechanism 4 is housed inside the spherical wheel 2.

駆動ユニット3は、螺旋板10に装着できるように、扁平なベース部30bと、このベース部30bの両端から立ち上がっているアーム状の左右一対の取付部30aとからなるハウジング30を有する。モータ32は、ベース部30bにサスペンションユニット33を介して縦姿勢で保持されている。サスペンションユニット33は、モータ32の取付板として機能するサスペンションブラケット31と、サスペンションブラケット31とベース部30bとに渡って配設されたサスペンションロッド33aと、サスペンションブラケット31とベース部30bとの間に配置されるとともにサスペンションロッド33aを外嵌しているコイルスプリング33bとからなる。このサスペンションユニット33により、モータ32及びモータと連結している減速機構4さらには球状車輪2がベース部30bに対して、つまり螺旋板10に対してクッション性を有して取り付けられている。なお、ベース部30bの中央にはモータ32の後端部が突き出せるように開口が形成されている。   The drive unit 3 includes a housing 30 including a flat base portion 30b and a pair of left and right arm-shaped attachment portions 30a rising from both ends of the base portion 30b so that the drive unit 3 can be attached to the spiral plate 10. The motor 32 is held in a vertical posture via the suspension unit 33 on the base portion 30b. The suspension unit 33 is disposed between the suspension bracket 31 functioning as a mounting plate for the motor 32, the suspension rod 33a disposed across the suspension bracket 31 and the base portion 30b, and the suspension bracket 31 and the base portion 30b. And a coil spring 33b on which the suspension rod 33a is externally fitted. The suspension unit 33 attaches the motor 32 and the speed reduction mechanism 4 connected to the motor and further the spherical wheel 2 to the base portion 30b, that is, to the spiral plate 10 with cushioning properties. An opening is formed in the center of the base portion 30b so that the rear end portion of the motor 32 can protrude.

図5からよく理解できるように、モータ32の出力軸には、先端に回転軸の向きを90°変えるためのギヤを備えた減速機構4の変速入力軸40が連結されている。減速機構4は、底板51と、底板51の両端から立ち上がっている左右の側板52と、左右の側板52を連結するクロスロッド53からなるギヤボックス5の内部に組み込まれており、ここでは、複数のギヤと中間軸とからなるギヤ変速機構41として構成されている。このギヤ変速機構41の構造自体は、よく知られているので、詳しい説明は省略するが、変速入力軸40に固定されたギャと90°異なる回転軸で噛み合うギヤを通じて受け取った回転を減速する平ギヤ群と、この減速機構4の出力軸である車輪駆動軸23とから構成されている。車輪駆動軸23の両端はそれぞれ左右の側板52から外側に突き出て延びている。ギヤボックス5の底板51には、ハウジング30のベース部30bに設けられた2本の段付支持ポール34に装着される装着孔が設けられている。この段付支持ポール34により、減速機構4は、ベース部30bから所定高さをあけて組み付けられる。   As can be understood from FIG. 5, the output shaft of the motor 32 is connected to the speed change input shaft 40 of the speed reduction mechanism 4 having a gear for changing the direction of the rotating shaft by 90 ° at the tip. The speed reduction mechanism 4 is incorporated in a gear box 5 including a bottom plate 51, left and right side plates 52 rising from both ends of the bottom plate 51, and a cross rod 53 that connects the left and right side plates 52. The gear transmission mechanism 41 is composed of a gear and an intermediate shaft. The structure of the gear transmission mechanism 41 is well known and will not be described in detail. However, the gear transmission mechanism 41 is a flat gear that reduces the rotation received through a gear that meshes with a gear fixed to the transmission input shaft 40 by a rotation shaft different by 90 °. A gear group and a wheel drive shaft 23 that is an output shaft of the speed reduction mechanism 4 are configured. Both ends of the wheel drive shaft 23 protrude outward from the left and right side plates 52, respectively. The bottom plate 51 of the gear box 5 is provided with mounting holes that are mounted on the two stepped support poles 34 provided on the base portion 30 b of the housing 30. With this stepped support pole 34, the speed reduction mechanism 4 is assembled with a predetermined height from the base portion 30b.

球状車輪2は、二分割構成であり、右半球状車輪21と左半球状車輪22とからなる。それぞれ、内部にボス部24とこのボス部24を補強するリブ25が形成されている。右半球状車輪21が車輪駆動軸23の右端と連結し、左半球状車輪22が車輪駆動軸23の左端と連結することで、減速機構4を内蔵した実質的に球状の球状車輪2が作り出される。従って、車輪駆動軸23の軸心が球状車輪2の車輪回転軸心XWとなる。なお、球状の球状車輪2の直径は螺旋板10の幅の1/2から4/5程度に設定されている。また球状車輪2の車輪回転軸心XWつまり車輪駆動軸23の延び方向は螺旋板10の長手方向にほぼ直交する方向となっており、球状車輪2による走行方向は基本的には螺旋板10の長手方向となる。右半球状車輪21と左半球状車輪22の対向領域の周面が管壁内面91と接触するため、この領域に接触抵抗を高めて走行性をよくするための車輪ラバー26と27が装着されている。なお、この実施形態では、この車輪ラバー26と27は、右半球状車輪21及び左半球状車輪22が作り出す球状体の外周面より外側にわずかに突出している。   The spherical wheel 2 has a two-part configuration, and includes a right hemispherical wheel 21 and a left hemispherical wheel 22. In each case, a boss portion 24 and a rib 25 for reinforcing the boss portion 24 are formed. The right hemispherical wheel 21 is connected to the right end of the wheel drive shaft 23, and the left hemispherical wheel 22 is connected to the left end of the wheel drive shaft 23, so that a substantially spherical spherical wheel 2 incorporating the speed reduction mechanism 4 is created. It is. Accordingly, the axis of the wheel drive shaft 23 becomes the wheel rotation axis XW of the spherical wheel 2. The diameter of the spherical spherical wheel 2 is set to about ½ to 4/5 of the width of the spiral plate 10. Further, the wheel rotation axis XW of the spherical wheel 2, that is, the extending direction of the wheel drive shaft 23 is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the spiral plate 10, and the traveling direction by the spherical wheel 2 is basically that of the spiral plate 10. It becomes the longitudinal direction. Since the peripheral surfaces of the opposed regions of the right hemispherical wheel 21 and the left hemispherical wheel 22 are in contact with the tube wall inner surface 91, wheel rubbers 26 and 27 for increasing the contact resistance and improving the running performance are attached to this region. ing. In this embodiment, the wheel rubbers 26 and 27 slightly protrude outward from the outer peripheral surface of the spherical body created by the right hemispherical wheel 21 and the left hemispherical wheel 22.

図1に示されているように、駆動ユニット3のハウジング30は、螺旋板10の内面10b側に装着されており、螺旋板10に所定ピッチで設けられた貫通孔11から球状車輪2が突き出している。また、図2から理解できるように、球状車輪2は、その車輪回転軸心XWが螺旋板10の外面10aからさらに間隔をとって配置されており、螺旋板10が走行中に変形したり、管壁内面91に凹凸があったりしても、螺旋板10が管壁内面91に接触する可能性は低減されており、安定した走行が保証される。また、減速機構4が球状車輪2に内蔵され、モータ32を含む駆動ユニット3のハウジング30が螺旋板10の内面10b側に位置しているので、これらが管壁内面91に接触することはない。   As shown in FIG. 1, the housing 30 of the drive unit 3 is mounted on the inner surface 10 b side of the spiral plate 10, and the spherical wheel 2 protrudes from the through holes 11 provided in the spiral plate 10 at a predetermined pitch. ing. In addition, as can be understood from FIG. 2, the spherical wheel 2 has its wheel rotation axis XW disposed at a further distance from the outer surface 10a of the spiral plate 10, and the spiral plate 10 is deformed during traveling, Even if the tube wall inner surface 91 is uneven, the possibility of the spiral plate 10 coming into contact with the tube wall inner surface 91 is reduced, and stable running is guaranteed. Further, since the speed reduction mechanism 4 is built in the spherical wheel 2 and the housing 30 of the drive unit 3 including the motor 32 is located on the inner surface 10b side of the spiral plate 10, they do not contact the inner surface 91 of the tube wall. .

駆動ユニット3のモータ32の回転方向を変えることで、螺旋機体1の前進及び後進を変更できる。モータ32の回転方向の変更は、ケーブル60に接続されている電源の極性を変更するなど、簡単な方法で実現できる。   By changing the rotation direction of the motor 32 of the drive unit 3, the forward and backward movements of the spiral machine body 1 can be changed. The rotation direction of the motor 32 can be changed by a simple method such as changing the polarity of the power source connected to the cable 60.

なお、駆動ユニット3、つまり球状車輪2の螺旋板10への取り付けピッチは、走行すべき管9の内径等に依存するが、螺旋板10の1周回で3個以上の球状車輪2が配置されるように設定することが好ましい。また、走行安定性のために多数の球状車輪2を配置する場合には、全ての球状車輪2を駆動車輪タイプとせずに、駆動ユニット3を省いてガイド車輪タイプとしてもよい。   The mounting pitch of the drive unit 3, that is, the spherical wheel 2 to the spiral plate 10 depends on the inner diameter of the tube 9 to be traveled, but three or more spherical wheels 2 are arranged in one turn of the spiral plate 10. It is preferable to set so that. Further, when a large number of spherical wheels 2 are arranged for traveling stability, the drive units 3 may be omitted and the guide wheel type may be omitted without using all the spherical wheels 2 as the drive wheel type.

次に、図7及び図8を参照して、管内自走機が管9の内部を移動しているときの状態を説明する。図6は、管9の曲り部を管内自走機が移動しているときの状態である。管内自走機は、弾性変形自在の螺旋板10を螺旋状にした螺旋機体1で構成されているので、管9の曲り状態に適応して自身が屈曲する。管内自走機の形状変化(この場合は「曲り」)は、螺旋板10の弾性力によって自動的に行われる。そのため、螺旋機体1の形状変化のために特別な制御機構は不要である。   Next, with reference to FIG.7 and FIG.8, the state when the in-pipe self-propelled machine is moving the inside of the pipe 9 will be described. FIG. 6 shows a state where the in-pipe self-propelled machine is moving along the bent portion of the pipe 9. Since the in-pipe self-propelled machine is composed of a spiral machine body 1 in which an elastically deformable spiral plate 10 is spiraled, the pipe self-propelled machine bends in accordance with the bending state of the pipe 9. The shape change (in this case, “bend”) of the self-propelled in-pipe is automatically performed by the elastic force of the spiral plate 10. Therefore, a special control mechanism is not necessary for the shape change of the spiral body 1.

図7は、管9の内径が変化している部位を管内自走機が移動しているときの状態である。螺旋機体1は、長手軸心XLの方向に沿った端部の螺旋径が中央部の螺旋径よりも小さく形成されているので、管9の内径の小さい部分にその端部からスムーズに入り込むことができる。更に、螺旋機体1が回転しながら進むので、例えばネジの先端が狭い部分に旋回しながら入り込んで行くように、螺旋機体1の全体が管9の奥の狭い部分に旋回しながら入り込んで行くことができる。このとき、本来の螺旋径が比較的大きい螺旋機体1の中央領域は、管9の内径の変化に応じて自身の外径を変化させながら、管9の内径の小さい部分に進入する。   FIG. 7 shows a state where the in-pipe self-propelled machine is moving in a region where the inner diameter of the tube 9 is changing. The spiral body 1 is formed so that the spiral diameter of the end portion along the direction of the longitudinal axis XL is smaller than the spiral diameter of the central portion, so that the spiral body 1 smoothly enters the portion having the small inner diameter of the tube 9 from the end portion. Can do. Further, since the spiral machine body 1 advances while rotating, for example, the entire spiral machine body 1 enters the narrow part at the back of the tube 9 while turning, so that the tip of the screw turns into the narrow part. Can do. At this time, the central region of the spiral body 1 having a relatively large original spiral diameter enters the portion of the tube 9 having a small inner diameter while changing its outer diameter in accordance with the change in the inner diameter of the tube 9.

以上のように、螺旋機体1は、弾性変形自在であるので、長手軸心XLの方向及び長手軸心XLに直交する径方向に沿って変形して拡縮自在であり、円形以外の断面形状の管9にも対応できる。   As described above, since the helical machine body 1 is elastically deformable, it can be deformed and expanded / contracted along the direction of the longitudinal axis XL and the radial direction perpendicular to the longitudinal axis XL, and has a cross-sectional shape other than circular. The tube 9 can also be handled.

〔別な実施形態〕
(1)上記実施形態において、螺旋機体1を構成する螺旋板10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、螺旋板10は板状でなくてもよい。例えば、螺旋板10の断面が円形又は楕円形などの他の形状でもよい。
(2)上記実施形態において、モータ32への給電はケーブル60を介して行われたが、螺旋機体1にバッテリを備えて自己給電することも可能であり、各モータ32にバッテリを割り当てもよいし、グループ単位で1つのバッテリから給電してもよい。その際、モータ32のON・OFF制御を無線や有線で一括に操作すると好都合である。
(3)上記実施形態において、球状車輪2は、2分割構成であったが、それ以上の分割数で構成してもよい
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the spiral plate 10 constituting the spiral machine body 1 may be made of a material other than metal such as resin as long as it is elastically deformable. Furthermore, the spiral plate 10 may not be plate-shaped. For example, the cross section of the spiral plate 10 may be another shape such as a circle or an ellipse.
(2) In the above embodiment, the power supply to the motor 32 is performed via the cable 60. However, the spiral machine body 1 may be provided with a battery and may be self-powered, and a battery may be assigned to each motor 32. However, power may be supplied from one battery in units of groups. At this time, it is convenient to collectively operate the ON / OFF control of the motor 32 by radio or wire.
(3) In the said embodiment, although the spherical wheel 2 was a 2 division structure, you may comprise by the division | segmentation number beyond it .

本発明に係る管内自走機は、ガス管などの様々な管の状態を管内から検査するための機器を管内に送り込むときに利用できる。   The self-propelled in-pipe according to the present invention can be used when a device for inspecting the state of various pipes such as a gas pipe from the inside of the pipe is sent into the pipe.

1 螺旋機体
XL 長手軸心
10 螺旋板
10a 外面
10b 内面
11 貫通孔
2 球状車輪
21 左半球状車輪
22 右半球状車輪
23 車輪駆動軸
3 駆動ユニット
30 ハウジング
32 モータ
33 サスペンションユニット
4 減速機構
5 ギヤボックス
9 管
90 管軸心
91 管壁内面
XW 車輪回転軸心
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spiral machine body XL Longitudinal axis 10 Spiral plate 10a Outer surface 10b Inner surface 11 Through hole 2 Spherical wheel 21 Left hemispherical wheel 22 Right hemispherical wheel 23 Wheel drive shaft 3 Drive unit 30 Housing 32 Motor 33 Suspension unit 4 Deceleration mechanism 5 Gear box 9 Tube 90 Tube axis 91 Tube wall inner surface XW Wheel rotation axis

Claims (3)

管内壁面を自走する管内自走機であって、
長手軸心周りで螺旋状に延びた径方向に弾性拡縮可能な螺旋板からなる螺旋機体と、
前記螺旋板に所定間隔で配置された球状車輪と、
前記球状車輪の中心を通って前記螺旋板の延び方向を横断する横断方向に前記球状車輪の内部を延びて、前記球状車輪を駆動する車輪駆動軸と、
前記車輪駆動軸を駆動する駆動ユニットと、
を備え、
前記車輪駆動軸が前記螺旋板の外面より外方に位置し
前記駆動ユニットからの動力が減速機構を介して前記車輪駆動軸に伝達され、前記減速機構が前記球状車輪に内蔵され
前記駆動ユニットは前記螺旋機体の内部に配置され、前記螺旋板に固定されており、前記減速機構は前記駆動ユニットにサスペンションユニットを介して支持されている管内自走機。
An in-pipe self-propelled aircraft that runs on the inner wall of the pipe,
A spiral machine body composed of a spiral plate elastically expandable / contractible in the radial direction extending spirally around the longitudinal axis;
Spherical wheels arranged at predetermined intervals on the spiral plate;
A wheel drive shaft for driving the spherical wheel by extending through the center of the spherical wheel in a transverse direction transverse to the extending direction of the spiral plate and driving the spherical wheel;
A drive unit for driving the wheel drive shaft;
With
The wheel drive shaft is located outward from the outer surface of the spiral plate ;
Power from the drive unit is transmitted to the wheel drive shaft through a speed reduction mechanism, and the speed reduction mechanism is built in the spherical wheel ,
The in- pipe self-propelled aircraft, wherein the drive unit is disposed inside the spiral machine body and is fixed to the spiral plate, and the speed reduction mechanism is supported by the drive unit via a suspension unit .
前記車輪駆動軸は、前記減速機構に支持されている請求項に記載の管内自走機。 The in-pipe self-propelled aircraft according to claim 1 , wherein the wheel drive shaft is supported by the speed reduction mechanism. 前記球状車輪は、左半球状車輪と右半球状車輪とからなり、前記左半球状車輪に形成されたボス部に前記車輪駆動軸の左端部が固着されており、前記右半球状車輪に形成されたボス部に前記車輪駆動軸の右端部が固着されている請求項1又は2に記載の管内自走機。 The spherical wheel is composed of a left hemispherical wheel and a right hemispherical wheel, and a left end of the wheel drive shaft is fixed to a boss formed on the left hemispherical wheel, and formed on the right hemispherical wheel. The self-propelled in-pipe machine according to claim 1 or 2 , wherein a right end portion of the wheel drive shaft is fixed to the boss portion.
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