JP5946037B2

JP5946037B2 - 走行装置

Info

Publication number: JP5946037B2
Application number: JP2012176821A
Authority: JP
Inventors: 完米田; 裕姫木村; 信明佐藤
Original assignee: Chiba Institute of Technology
Current assignee: Chiba Institute of Technology
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-08-09
Also published as: JP2014034299A

Description

本発明は、配管の点検、清掃などのために対向する壁面の間を走行可能な走行装置に関する。

従来、内径の異なる配管でも走行することができるように構成された走行装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のものでは、３つの走行機構を備え、各走行機構を直列に夫々接続する連結機構が設けられ、連結機構が備えるアームの角度を捩りばねとモータを用いて調節することにより、Ｖ字形状となる走行装置の高さを可変できるようにしている。

特開２００９−１０６９号公報

従来の走行装置は、配管内の堆積物や付着物などによって、内径や幅が比較的大きく狭まる部分が存在するとき、その部分を走行することができないという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、配管内で堆積物や付着物などによって内径や幅が狭くなっている部分が存在しても、配管内等の対向する壁面間を走行可能な走行装置を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、対向する壁面間の一方の壁面上を走行自在に構成される第１走行機構と、前記第１走行機構に対して対向する位置に配置され、他方の壁面上を走行自在に構成される第２走行機構と、前記第１走行機構の前方部に一方の端部を回動自在に連結し、前記第２走行機構の後方部に他方の端部を回動自在に連結して、弾力的に伸縮自在な第１直動機構と、前記第１走行機構の後方部に一方の端部を回動自在に連結し、前記第２走行機構の前方部に他方の端部を回動自在に連結して、弾力的に伸縮自在な第２直動機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、走行装置が堆積物や付着物などによって内径や幅が狭くなっている部分が存在しても、第１直動機構及び第２直動機構を押し縮めながら、第１走行機構及び第２走行機構の前方側の間隔を狭めるようにして、第１走行機構及び第２走行機構が堆積物や付着物などを乗り越えるように走行することができる。また、第１走行機構及び第２走行機構が堆積物や付着物などを乗り越えた後は、第１直動機構及び第２直動機構が延びて第１走行機構及び第２走行機構の前方側の間隔を押し広げながら、対向する壁面に沿って走行することができる。

［２］また、本発明においては、第１直動機構を球体継手を介して第１走行機構又は第２走行機構に連結し、第２直動機構を球体継手を介して第１走行機構又は第２走行機構に連結することが好ましい。かかる構成によれば、球体継手は比較的自由度が高いため、直動機構と走行機構との間で多少の捩れが生じたとしても連結部分が破損することを防止し、走行装置が配管内等の対向する壁面間をスムーズに走行することができる。

［３］また、本発明の第１直動機構及び第２直動機構としては、ボールねじ機構を用いることが考えられる。ここで、第１直動機構及び第２直動機構としてボールねじ機構を用いた場合、内径や幅が狭くなっている部分を乗り越えるときに走行装置に加わる外力に対して、第１直動機構及び第２直動機構の伸縮応答性が比較的悪いという問題がある。

この場合、第１直動機構及び第２直動機構としてエアシリンダを用いれば、気体の圧縮性によって第１直動機構及び第２直動機構を外力に対して応答性よく伸縮させることができ、走行装置をスムーズに走行させることができる。

本発明の走行装置の実施形態を示す斜視図。本実施形態の走行装置を背面側から示す説明図。本実施形態の走行装置を側面側から示す説明図。本実施形態の走行装置の走行状態を示す説明図。

図を参照して本発明の走行装置の実施形態を説明する。図１から図３に示すように、走行装置１は、対向する壁面間としての配管３内（図４参照）を走行自在に構成される第１走行機構５と、第１走行機構５に対向するように配置された第２走行機構７と、エアシリンダで構成された、弾力的に伸縮自在な一対の第１直動機構９及び一対の第２直動機構１１とを備える。ここで、本実施形態においては、配管３内の第１走行機構５が接触する部分が一方の壁面に該当し、配管３内の第２走行機構７が接触する部分が他方の壁面に該当する。

第１走行機構５及び第２走行機構７は、夫々左右一対の無限軌道８（クローラ）を備えている。この無限軌道８は、夫々モータ（図示省略）を内蔵しており、図示省略した電源を介してモータ（図示省略）を駆動させることにより、無限軌道８を回動させて、第１走行機構５及び第２走行機構７は、前後方向に移動することができる。また、左右一対の無限軌道８を互いに逆方向となるように回動させることにより、第１走行機構５及び第２走行機構７を旋回させることもできる。

無限軌道８は、図２に示すように、配管３内での接地面積を出来るだけ増やせるように、配管の径方向外方に向かって広がるように傾斜させて設けられている。

第１直動機構９及び第２直動機構１１は、シリンダチューブ１３と、基端にピストン（図示省略）を備えるピストンロッド１５とを備える。ピストン（図示省略）は、シリンダチューブ１３内に収容されている。シリンダチューブ１３には、任意の空気圧を加えることができる図示省略した空気圧供給機構（コンプレッサ）が接続されている。空気圧供給機構から空気圧が加えられると、ピストン（図示省略）が押されて、ピストンロッド１５がシリンダチューブ１３から突出する。逆に、空気圧供給機構からの空気圧を低下させると、ピストン（図示省略）は、シリンダチューブ１３の基端側に移動し、ピストンロッド１５は、その基端側が次第にシリンダチューブ１３に収容されていく。これにより、第１直動機構９及び第２直動機構１１は、伸縮自在とされている。また、第１直動機構９及び第２直動機構１１は、空気圧によって設定される所定値を超える力が加わるとシリンダチューブ１３内の空気が抜けるように構成されている。これにより、第１直動機構９及び第２直動機構１１は、弾力的に伸縮自在となる。

一対の第１直動機構９のピストンロッド１５の先端部（一方の端部）は、球体継手１７を介して第１走行機構５の前方部に回動自在に連結される。球体継手１７は比較的自由度が高いため、第１直動機構９と第１走行機構５との間で多少の捩れが生じたとしても連結部分が破損することを防止できる。

一対の第１直動機構９のシリンダチューブ１３の基端部１３ａ（他方の端部）は、第２走行機構７の後方部に回動自在に連結される。第１直動機構９のシリンダチューブ１３の基端部１３ａは、多少の捩れを許容できるようにある程度のガタを有するように第２走行機構７に連結してもよい。

一対の第２直動機構１１のシリンダチューブ１３の基端部１３ａ（一方の端部）は、第１走行機構５の後方部に回動自在に連結される。第２直動機構１１のシリンダチューブ１３の基端部１３ａは、多少の捩れを許容できるようにある程度のガタを有するように第１走行機構５に連結してもよい。

第２直動機構１１のピストンロッド１５の先端部（他方の端部）は、球体継手１７を介して第２走行機構７の前方部に回動自在に連結される。球体継手１７は比較的自由度が高いため、第２直動機構１１と第２走行機構７との間で多少の捩れが生じたとしても連結部分が破損することを防止できる。

一対の第２直動機構１１は、一対の第１直動機構９を横方向で挟むように配置されている。第１直動機構９及び第２直動機構１１の合計４つによって、第１走行機構５と第２走行機構７とはバランスよく連結される。なお、本発明の走行装置の第１直動機構及び第２直動機構の本数は夫々２つに限定されず、用途や走行装置の構成等に基いて適宜設定すればよい。

また、本実施形態の走行装置１は、無限軌道８のモータ、第１直動機構９、第２直動機構１１、空気圧供給機構（図示省略）に指示信号を送信する制御部（図示省略）を備えている。制御部（図示省略）は、ＣＰＵ、メモリ等により構成された電子ユニットであり、メモリに保持された制御用プログラムをＣＰＵで実行することで、無限軌道８のモータ、第１直動機構９、第２直動機構１１、空気圧供給機構（図示省略）を制御するように構成されている。

無限軌道８のモータへの電源ケーブル（図示省略）、及び制御信号ケーブル（図示省略）、空気圧供給機構（図示省略）からの圧縮空気を第１直動機構９及び第２直動機構１１に供給する圧縮空気供給ケーブル（図示省略）は束ねられている。本実施形態においては、第１直動機構９及び第２直動機構１１のシリンダチューブ１３が何れも後方側に位置している。このため、圧縮空気供給ケーブル（図示省略）が無限軌道８などと接触し難くすることができ、圧縮空気供給ケーブル（図示省略）の取り回しが容易となる。なお、走行装置１は、無線で遠隔操作するように構成してもよい。この場合、走行装置１は、バッテリを備え、空気圧供給機構も内蔵する必要がある。

また、第１走行機構５又は第２走行機構７には、使用目的に応じて計測部、例えば、カメラ（撮像部）、超音波センサ、渦流センサ、距離計、ロボットアーム、洗浄部、研磨部、溶接部、重力センサ、ジャイロセンサなどを設けてもよい。

本実施形態の走行装置１によれば、第１直動機構９と第２直動機構１１とは、側面視で交差した状態となっており、空気圧供給機構（図示省略）から圧縮空気を供給して第１直動機構９及び第２直動機構１１を延ばすことにより、パンタグラフのように、第１走行機構５と第２走行機構７との間の距離を任意に調整することができる。従って、配管３内で突っ張るようにして第１走行機構５及び第２走行機構７が配管３内に押し付けられる。これにより、本実施形態の走行装置１は、垂直方向に延びる配管３であっても上方に向かって移動することができる。

また、図４に示すように、配管３内で堆積物や付着物などによって内径が狭くなっている部分Ａが存在しても、第１直動機構９及び第２直動機構１１を押し縮めながら、第１走行機構５及び第２走行機構７の前方側の間隔を狭めるようにして、第１走行機構５及び第２走行機構７が堆積物や付着物などによって内径が狭くなっている部分Ａを乗り越えるように走行することができる。

また、第１走行機構５及び第２走行機構７が堆積物や付着物などによって内径が狭くなっている部分Ａを乗り越えた後は、第１直動機構９及び第２直動機構１１が延びて第１走行機構５及び第２走行機構７の前方側の間隔を押し広げながら、配管３内の内周壁に沿って走行することができる。

また、一対の第１直動機構９のピストンロッド１５の先端部（一方の端部）は、球体継手１７を介して第１走行機構５の前方部に回動自在に連結され、第２直動機構１１のピストンロッド１５の先端部（他方の端部）は、球体継手１７を介して第２走行機構７の前方部に回動自在に連結されている。これによって、走行装置１は配管３内をスムーズに走行することができる。

なお、本実施形態においては、第１走行機構５及び第２走行機構７として、左右一対の無限軌道８を有するものを説明したが、本発明の第１走行機構及び第２走行機構は、これに限らない。例えば、無限軌道８に代えて、第１走行機構及び第２走行機構は、４つの車輪を備えていてもよい。この場合、２つの後輪をモータで駆動し、２つの前輪を舵角操作自在に構成してもよい。

また、本実施形態においては、第１直動機構９及び第２直動機構１１をエアシリンダで構成しているが、本発明の第１直動機構及び第２直動機構は、これに限らない。例えば、油圧シリンダなどの他の流体シリンダやボールねじ機構を用いてもよい。但し、エアシリンダを用いれば、気体の圧縮性によって第１直動機構及び第２直動機構を外力に対して応答性よく伸縮させることができ、走行装置をスムーズに走行させることができる。また、油圧シリンダ等の液体圧を用いるシリンダの場合、液体が漏れることによって配管３内や走行装置１が汚れる虞があるが、エアシリンダを用いる場合には、仮に空気が漏れたとしても配管３内や走行装置１が汚れることはない。

また、本実施形態においては、配管３内を走行する走行装置１として説明したが、本発明の走行装置の用途はこれに限らず、例えば、隣接する建物の壁と壁の間などの対向する壁面の間を走行させることもできる。

また、本実施形態においては、球体継手１７をピストンロッド１５側にしか設けていないが、シリンダチューブ１３側にも設けてもよい。また、球体継手１７をシリンダチューブ１３側にだけ設けてもよい。

１…走行装置、３…配管、５…第１走行機構、７…第２走行機構、８…無限軌道、９…第１直動機構、１１…第２直動機構、１３…シリンダチューブ、１３ａ…基端部、１５…ピストンロッド、１７…球体継手、Ａ…内径が狭くなっている部分。

Claims

対向する壁面間の一方の壁面上を走行自在に構成される第１走行機構と、
前記第１走行機構に対して対向する位置に配置され、他方の壁面上を走行自在に構成される第２走行機構と、
前記第１走行機構の前方部に一方の端部を回動自在に連結し、前記第２走行機構の後方部に他方の端部を回動自在に連結して、弾力的に伸縮自在な第１直動機構と、
前記第１走行機構の後方部に一方の端部を回動自在に連結し、前記第２走行機構の前方部に他方の端部を回動自在に連結して、弾力的に伸縮自在な第２直動機構と、
を備えることを特徴とする走行装置。
請求項１記載の走行装置であって、
前記第１直動機構は、球体継手を介して前記第１走行機構又は前記第２走行機構に連結され、
前記第２直動機構は、球体継手を介して前記第１走行機構又は前記第２走行機構に連結されることを特徴とする走行装置。
請求項１又は請求項２記載の走行装置であって、
前記第１直動機構及び前記第２直動機構は、各々エアシリンダで構成されることを特徴とする走行装置。