JP6000464B2

JP6000464B2 - 配管内部検査用ロボット

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Publication number: JP6000464B2
Application number: JP2015534400A
Authority: JP
Inventors: オ−フンクォン; サン−ウォンイ; ダエ−ヒウォン; ジン−ヨンキム
Original assignee: Korea Academy of Industrial Technology
Current assignee: Korea Academy of Industrial Technology
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2033-10-25
Also published as: JP2015530271A; WO2015030296A1; US20150233515A1; US9982830B2; KR101486895B1

Description

本発明は、配管検査のための配管内部検査用ロボットに関する。

一般に、配管内部検査用ロボットは、安全上の問題で人間が接近し難い原子力発電所、火力発電所、化学プラントなどに設備された配管を検査するロボットであり、配管の内部を移動しながら配管を詰める異物、配管に発生されるクラック、配管の微細欠陥などを精密検査して施設の安全性を向上させる役割を果たす。

このような配管内部検査用ロボットとしては、車輪が装着された小型電動車などが知られているが、車輪が配管内で滑るなど所望の動作を行うことができない問題があり、最近はリニアアクチュエータを駆動手段として採用してこれに基づいた配管内部検査用ロボットに対する技術開発が行われている。

特に、リニアアクチュエータとしてラックピニオン機構とボールスクリュー機構などが知られており、このうち、ラックピニオン機構は、回転モータとラックアンドピニオン機構を用いて回転モータの駆動によりピニオンが回転されながらラックが前後移動する構造であり、ボールスクリュー機構は、回転モータの駆動によりスクリュー軸にねじ結合されたナットが前後移動する構造である。

しかし、ラックピニオン機構およびボールスクリュー機構だけでは配管内部検査用ロボットが配管に沿って移動することができないため、配管に付着されたりその付着を解除しながらその進行方向の反対方向に配管に反力を加えることができるブレーキ機構が別途に開発されなければならないという先行問題がある。

また、このような先行問題が解決されても、ラックピニオン機構は、ラックの長さが伸縮されないため、配管の曲線部ではラックがかかって移動が不可能な問題があり、ボールスクリュー機構も同様に、スクリュー軸が伸縮されないため、配管の曲線部ではスクリュー軸がかかって移動が不可能な問題がある。

特開平０２−１３５４１４号公報

本発明の技術的課題は、リニアアクチュエータの駆動時、配管に反力を加えることができる配管内部検査用ロボットを提供することにある。

本発明の他の技術的課題は、配管の曲線部でも移動が可能な配管内部検査用ロボットを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の実施形態に係る配管内部検査用ロボットは、配管内で移動する配管内部検査用ロボットであって、伸縮可能に駆動されるリニアアクチュエータと、前記リニアアクチュエータの伸張時には、前記リニアアクチュエータの後端部を前記配管の内壁に固定させると共に、前記リニアアクチュエータの先端部の固定を解除させ、前記リニアアクチュエータの収縮時には、前記リニアアクチュエータの後端部の固定を解除させると共に、前記リニアアクチュエータの先端部を前記配管の内壁に固定させる制動ユニットと、を含む。

前記制動ユニットは、前記リニアアクチュエータの先端部に備わる第１制動部と、前記リニアアクチュエータの後端部に備わる第２制動部と、を含むことができる。

前記第１および第２制動部のそれぞれは、前記リニアアクチュエータに備わり、モータ軸を有する制動モータと、前記モータ軸に連結され、長さ方向に次第に直径が小さくなる形状を有し、外周面にねじ山が形成される回転部材と、前記回転部材に一側がねじ結合され、他側が前記リニアアクチュエータに移動可能に支持される摩擦部と、を含むことができ、前記摩擦部は、前記制動モータの駆動時に前記回転部材の長さ方向に移動しながら前記回転部材の形状に応じて次第に広がるかまたは次第に縮むことができる。

前記摩擦部は、前記回転部材の中心を基準に間隔をおいて備わる少なくとも２個の摩擦部材を含むことができる。

前記リニアアクチュエータは、ハウジングを含むことができ、前記制動モータは、前記ハウジングの内部に備わることができ、前記モータ軸は、前記回転部材と連結されるために前記ハウジングの外部に露出することができる。

前記回転部材の長さ方向を第１方向とし、前記回転部材の半径方向を第２方向とするとき、前記摩擦部は、移動案内部により前記ハウジングに前記第１および第２方向に移動可能に備わることができ、前記移動案内部は、前記ハウジングに前記第２方向に長く形成される水平長孔と、前記摩擦部に前記第１方向に長く形成される垂直貫通孔と、前記水平長孔に一側が移動可能に嵌合され、他側が前記垂直貫通孔に移動可能に嵌合されるガイド部材と、を含むことができる。

前記第１および第２制動部のそれぞれは、前記摩擦部が前記配管の内壁から離隔する場合、前記配管の内壁で円滑に移動するように前記ハウジングに回転可能に備わるローラー部をさらに含むことができる。

前記ローラー部は、前記摩擦部と対応する位置に備わることができる。

前記リニアアクチュエータは、ハウジング部と、前記ハウジング部の内部に備わる駆動モータと、前記駆動モータにより回転し、外周面の上半部にねじ山が形成された円筒形状のスクリューガイドと、前記スクリューガイドを円筒形状に巻き、前記スクリューガイドが回転時に先端側に引き出されるように先端部が前記ねじ山にねじ結合され、外周面に複数の歯が形成される歯付きスプリングと、前記複数の歯に噛み合わさる複数の歯溝が形成され、前記歯付きスプリングが先端側に引き出される間、前記複数の歯が前記複数の歯溝にそれぞれ噛み合わさりながら共に引き出されるロール形状に巻かれている板スプリングと、を含むことができる。

前記ハウジング部は、第１および第２ハウジングを含むことができ、前記制動ユニットが前記リニアアクチュエータの先端部に備わる第１制動部および前記リニアアクチュエータの後端部に備わる第２制動部を含む場合、前記第１制動部は前記第１ハウジングに備わり、前記第２制動部は前記第２ハウジングに備わることができる。

前記リニアアクチュエータは、前記ハウジング部に備わり、前記複数の歯が前記複数の歯溝に結合される間、前記板スプリングを前記歯付きスプリング側に密着させるガイドアームをさらに含むことができる。

前記歯付きスプリングは、前記駆動モータの正逆回転に応じて、前記駆動モータの正方向回転時には前記スクリューガイドにより先端側に引き出されながらそのピッチ間隔が広がり、前記駆動モータの逆方向回転時には前記スクリューガイドにより後端側に引き込まれながら円筒形状に積層され得る。前記板スプリングは、前記駆動モータの正逆回転に応じて、前記駆動モータの正方向回転時には引き出される前記歯付きスプリングの前記複数の歯に前記複数の歯溝が噛み合って共に引き出されながら円筒形状にその長さが増し、前記駆動モータの逆方向回転時にはその半径方向に積層されながらその長さが減ることができる。

前記複数の歯溝は、前記板スプリングの上部に形成される複数の上部歯溝と、前記板スプリングの下部に形成される複数の下部歯溝とを含むことができ、前記複数の下部歯溝と前記複数の上部歯溝とは、ピッチごとに重なって前記複数の歯に共に噛み合わさることができる。

前記スクリューガイドは、中空の円筒形状であってもよく、前記駆動モータは、前記スクリューガイドの内部に位置することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る配管内部検査用ロボットは、次のような効果を奏することができる。

本発明の実施形態によれば、制動ユニットを含むため、リニアアクチュエータの駆動時、配管に反力を加えることができて配管内での配管内部検査用ロボットの移動が円滑に行われる。

また、本発明の実施形態によれば、全体長さが伸縮する構造のリニアアクチュエータを有するため、配管の曲線部でも移動が円滑になる。

本発明の一実施形態に係る配管内部検査用ロボットを示した斜視図である。図１の配管内部検査用ロボット中の制動ユニットを示した斜視図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断して見た図面であり、（ａ）は摩擦部が広がった状態、（ｂ）は摩擦部が回転部材に沿って移動して縮んだ状態を示した断面図である。図１の配管内部検査用ロボットを示した縦断面図である。図１の配管内部検査用ロボット中のリニアアクチュエータの一部を示した図面であり、（ａ）はスクリューガイド、（ｂ）は歯付きスプリング、（ｃ）は歯付きスプリングとスクリューガイドが結合された状態を示した図面である。図５（ｃ）でスクリューガイドが回転する間に歯付きスプリングが先端から引き出される過程を示した図面である。図１の配管内部検査用ロボットのリニアアクチュエータ中のロール形状に巻かれている板スプリングを示した斜視図である。歯付きスプリングと板スプリングが結合された状態を示した斜視図である。複数の下部歯溝と複数の上部歯溝がピッチごとに重なって複数の歯に共に噛み合わさる過程を示した図面であり、（ａ）は凹部切開斜視図、（ｂ）は概念図である。本発明の他の実施形態に係る配管内部検査用ロボットを示した斜視図である。本発明の一実施形態に係る配管内部検査用ロボットが配管内で移動する過程を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を用いて順次に示した図面である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。

図１は、本発明の一実施形態に係る配管内部検査用ロボットを示した斜視図である。

本発明の一実施形態に係る配管内部検査用ロボットＲは、配管１０内で移動する配管内部検査用ロボットであり、図１に示されているように、リニアアクチュエータ１００と制動ユニット２００とを含む。

リニアアクチュエータ１００は、伸縮可能に駆動され、制動ユニット２００は、リニアアクチュエータ１００の伸張時にはリニアアクチュエータ１００の後端部を配管１０の内壁に固定させると共にリニアアクチュエータ１００の先端部の固定を解除させ、リニアアクチュエータ１００の収縮時にはリニアアクチュエータ１００の後端部の固定を解除させると共にリニアアクチュエータ１００の先端部を配管１０の内壁に固定させる。

以下、図１〜図４を参照して、上述した制動ユニット２００をより詳しく説明する。

図２は、図１の配管内部検査用ロボット中の制動ユニットを示した斜視図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断して見た図面であって、（ａ）は摩擦部が広がった状態、（ｂ）は摩擦部が縮んだ状態を示した図面であり、図４は、図１の配管内部検査用ロボットを示した縦断面図である。

制動ユニット２００は、図１および図４に示されているように、第１および第２制動部２１０、２２０を含むことができる。例えば、図１および図４に示されているように、第１および第２制動部２１０、２２０は、装着位置だけが異なり、同一の構成要素からなることができる。

まず、第１制動部２１０についての実施形態を説明する。第１制動部２１０は、図１〜図４に示されているように、第１制動モータ２１１と、第１回転部材２１２と、第１摩擦部２１３とを含むことができる。

第１制動モータ２１１は、図３および図４に示されているように、リニアアクチュエータ１００に備えられ、第１モータ軸２１１ａを有することができる。特に、リニアアクチュエータ１００が第１ハウジング１１１を含む場合、第１制動モータ２１１は第１ハウジング１１１の内部に固定され、第１モータ軸２１１ａは第１回転部材２１２と連結されるために第１ハウジング１１１の外部に露出することができる。

第１回転部材２１２は、図１〜図４に示されているように、第１モータ軸２１１ａに連結され、その長さ方向に先端側に次第に直径が小さくなる形状を有し、その外周面にねじ山が形成され得る。特に、第１回転部材２１２の直径が次第に小さくなる形状を有する理由は、後述する第１摩擦部２１３が第１回転部材２１２に沿って先端または後端側に移動する間、図３（ｂ）のように第１摩擦部２１３を縮むように（言い換えれば内側に移動するように）したり、図３（ａ）のように広がるように（言い換えれば、外側に移動するように）するためであり、広がる場合には図３（ａ）のように第１摩擦部２１３が配管１０の内壁に密着固定され、縮む場合には図３（ｂ）のように第１摩擦部２１３が配管１０の内壁から離隔する。

他の例として、図示されてはいないが、第１回転部材２１２はその長さ方向に後端側に次第に直径が小さくなる形状とすることもできる。なお、後述する構成要素の説明を容易にするために、第１回転部材２１２の長さ方向を「第１方向」、第１回転部材２１２の半径方向「第２方向」と定義することができる。

第１摩擦部２１３は、第１回転部材２１２に一側がねじ結合され、他側がリニアアクチュエータ１００［例えば、第１ハウジング１１１］に移動可能に支持され得る。したがって、前述のように、第１摩擦部２１３は第１制動モータ２１１の駆動時に第１回転部材２１２の長さ方向に移動しながら第１回転部材２１２の形状に応じて次第に広がるか（図３（ａ）参照）、次第に縮むことができる（図３（ｂ）参照）。特に、第１摩擦部２１３が広がる場合には、図３（ａ）に示されているように、配管１０の内壁に第１摩擦部２１３が密着固定されながら第１摩擦部２１３はリニアアクチュエータ１００の先端部を配管１０の内壁に固定させるようになり、第１摩擦部２１３が縮む場合には、図３（ｂ）に示されているように、配管１０の内壁から第１摩擦部２１３が離隔しながら第１摩擦部２１３はリニアアクチュエータ１００の先端部の固定を解除させるようになる。

特に、第１摩擦部２１３は、第１回転部材２１２の中心を基準に間隔をおいて備わる少なくとも２個の摩擦部材を含むことができる。例えば、図１に示されているように、第１摩擦部２１３は第１、第２、第３および第４摩擦部材２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄを含むことができ、摩擦部材の個数が多ければ多いほど第１摩擦部２１３は広がる際に配管１０の内壁により安定的に密着固定され得る。

これと共に、上述した第１制動部２１０は、図３および図４に示されているように、第１移動案内部２１４をさらに含むことができる。

第１移動案内部２１４は、第１摩擦部２１３を第１ハウジング１１１に上述した第１および第２方向に移動可能に備えさせることができる。例えば、第１移動案内部２１４は、第１水平長孔２１４ａと、第１垂直貫通孔２１４ｂと、第１ガイド部材２１４ｃとを含むことができる。第１水平長孔２１４ａは第１ハウジング１１１に第２方向に長く形成され、第１垂直貫通孔２１４ｂは第１摩擦部２１３に第１方向に長く形成され、そして第１ガイド部材２１４ｃは第１水平長孔２１４ａにその一側が移動可能に嵌合され、その他側が第１垂直貫通孔２１４ｂに移動可能に嵌合され得る。

したがって、第１摩擦部２１３が第１回転部材２１２に沿って第１回転部材２１２の先端に移動［図３（ａ）→図３（ｂ）］する間、第１ガイド部材２１４ｃは第１水平長孔２１４ａに沿って第１回転部材２１２側に移動すると同時に、第１摩擦部２１３は第１ガイド部材２１４ｃに沿って第１回転部材２１２の先端側に移動しながら、図３（ｂ）のように第１摩擦部２１３は縮むようになる。反対に、第１摩擦部２１３が第１回転部材２１２に沿って第１回転部材２１２の後端に移動［図３（ｂ）→図３（ａ）］する間、第１ガイド部材２１４ｃは第１水平長孔２１４ａに沿って配管１０の内壁側に移動すると同時に、第１摩擦部２１３は第１ガイド部材２１４ｃに沿って第１回転部材２１２の後端側に移動しながら、図３（ａ）のように第１摩擦部２１３は広がるようになる。

これと共に、上述した第１制動部２１０は、図１〜図４に示されているように、第１ローラー部２１５をさらに含むことができる。

第１ローラー部２１５は、第１摩擦部２１３が配管１０の内壁から離隔する場合、配管１０の内壁で円滑に移動するように第１ハウジング１１１に回転可能に備えられ得る。特に、第１摩擦部２１３が縮む場合、配管１０の内壁に第１ハウジング１１１でない第１ローラー部２１５が接するようになるため、スクラッチなどから配管１０の内壁を保護する機能も共に果たすことができる。

なお、図１に示されているように、第１ローラー部２１５は第１摩擦部２１３と対応する位置に備えられ得る。つまり、第１移動案内部２１４のうち第１水平長孔２１４ａを形成するために第１ハウジング１１１から突出した部分に第１ローラー部２１５を備えさせてその構造を単純化することができる。

以下、図１〜図４を参照して第２制動部２２０について説明する。第２制動部２２０は、図１および図４に示されているように、第１制動部２１０と装着位置だけが異なり、同一の構成要素からなることができる。

例えば、第２制動部２２０は、第２制動モータ２２１と、第２回転部材２２２と、第２摩擦部２２３とを含むことができる。なお、第２摩擦部２２３は、第５、第６、第７および第８摩擦部材２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄを含むことができる。また、第２制動部２２０は、第２移動案内部２２４をさらに含むことができ、第２移動案内部２２４は、第２水平長孔２２４ａと、第３垂直貫通孔２２４ｂと、第２ガイド部材２２４ｃとを含むことができる。また第２制動部２２０は、第２ローラー部２２５をさらに含むことができる。

第２制動モータ２２１は上述した第１制動モータ２１１とその構成が同一であり、第２回転部材２２２は上述した第１回転部材２１２とその構成が同一であり、第２摩擦部２２３は上述した第１摩擦部２１３とその構成が同一であり、第２移動案内部２２４は上述した第１移動案内部２１４とその構成が同一であり、そして第２ローラー部２２５は上述した第１ローラー部２１５とその構成が同一であるため、これについての詳細な説明は省略する。

以下、図１、図４〜９を参照して上述したリニアアクチュエータ１００について説明する。

図５は、図１の配管内部検査用ロボット中のリニアアクチュエータの一部を示しており、（ａ）はスクリューガイド、（ｂ）は歯付きスプリング、（ｃ）は歯付きスプリングとスクリューガイドが結合された状態を示した図面であり、図６は、図５（ｃ）でスクリューガイドが回転する間に歯付きスプリングが先端に引き出される過程を示した図面である。

図７は、図１の配管内部検査用ロボットのリニアアクチュエータ中のロール形状に巻かれている板スプリングを示した斜視図であり、図８は、歯付きスプリングと板スプリングが結合された状態を示した斜視図である。

図９は、複数の下部歯溝と複数の上部歯溝がピッチごとに重なって複数の歯に共に噛み合わさる過程を示した図面であり、（ａ）は凹部切開斜視図、（ｂ）は概念図である。

例えば、リニアアクチュエータ１００は、図４に示されているように、ハウジング部１１０と、駆動モータ１２０と、スクリューガイド１３０と、歯付きスプリング１４０と、板スプリング１５０とを含むことができる。

ハウジング部１１０は、図１および図４に示されているように、リニアアクチュエータ１００の外装を形成するものであり、第１および第２ハウジング１１１、１１２を含むことができる。特に、このように第１および第２ハウジング１１１、１１２に分割した理由は、第１および第２ハウジング１１１、１１２の間でリニアアクチュエータ１００が伸縮駆動できるようにするためである。なお、前述のように、制動ユニット２００がリニアアクチュエータ１００の先端部に備わる第１制動部２１０と、リニアアクチュエータ１００の後端部に備わる第２制動部２２０とを含む場合、第１制動部２１０は第１ハウジング１１１に備えられ、第２制動部２２０は第２ハウジング１１２に備えられ得る。

駆動モータ１２０は、図４に示されているように、ハウジング部１１０の内部に固定され、後述するスクリューガイド１３０を回転させる役割を果たす。

スクリューガイド１３０は、図４に示されているように、駆動モータ１２０により回転可能に備わり、図４および図５（ａ）に示されているように、その外周面の上半部にねじ山１３１が形成された円筒形状とすることができる。特に、スクリューガイド１３０中の外周面の上半部にねじ山１３１を形成させる理由は、図５（ａ）および図６に示されているように、スクリューガイド１３０が回転する間、後述する歯付きスプリング１４０の先端部がこのねじ山１３１に乗って先端側に引き出されるようにするためである。

なお、図４に示されているように、スクリューガイド１３０は中空の円筒形状とすることができ、駆動モータ１２０はスクリューガイド１３０の内部に位置することができる。したがって、駆動モータ（図示せず）がスクリューガイド１３０の外部に備わり、駆動モータ（図示せず）とスクリューガイド１３０を連結するための別途の動力伝達ユニット（図示せず）（ウオームギヤなど）を用いる構造に比べて、リニアアクチュエータ１００の全体厚さまたは外径を低減させることができるため、内径が小さい配管１０でも本発明の配管内部検査用ロボットＲを有用に用いることができる。

歯付きスプリング１４０は、図４および図５（ｃ）に示されているように、スクリューガイド１３０を円筒形状に巻き、スクリューガイド１３０が回転時に先端側に引き出されるようにその先端部がスクリューガイド１３０のねじ山１３１にねじ結合され、その外周面に複数の歯１４１が形成され得る。特に、複数の歯１４１が形成される理由は、図８および図９に示されているように、後述する板スプリング１５０に形成された複数の歯溝１５１に噛み合わさるようにして歯付きスプリング１４０が引き出される間、板スプリング１５０も共に引き出されるようにするためである。このように引き出される間には図１１の（ｂ）および（ｄ）に示されているように、第１および第２ハウジング１１１、１１２の間の距離が長くなりながらリニアアクチュエータ１００は伸張し、反対に引き込まれる間には図１１の（ｃ）および（ｅ）に示されているように第１および第２ハウジング１１１、１１２の間の距離が短くなりながらリニアアクチュエータ１００は収縮する。

なお、歯付きスプリング１４０は、駆動モータ１２０の正逆回転に応じて、駆動モータ１２０の正方向回転時には図６に示されているようにスクリューガイド１３０により先端側に引き出されながらそのピッチ間隔（図９の「ｌ'」参照）が広がり、駆動モータ１２０の逆方向回転時には図５（ｃ）に示されているようにスクリューガイド１３０により後端側に引き込まれながら円筒形状に積層され得る。

板スプリング１５０は、図４、図７〜図９に示されているように、複数の歯１４１に噛み合わさる複数の歯溝１５１が形成されてもよく、歯付きスプリング１４０が先端側に引き出される間、複数の歯１４１が複数の歯溝１５１にそれぞれ噛み合わさりながら共に引き出される。特に、図７および図８に示されているように、板スプリング１５０が後端側に引き込まれた状態ではロール形状に巻かれている形態を有することができる。

なお、板スプリング１５０は、駆動モータ１２０の正逆回転に応じて、駆動モータ１２０の正方向回転時には図８および図９に示されているように引き出される歯付きスプリング１４０の複数の歯１４１に複数の歯溝１５１が噛み合って共に引き出されながら円筒形状にその長さが増し、駆動モータ１２０の逆方向回転時には図７に示されているようにその半径方向に積層されながらその長さが減ることができる。

また、図７〜図９に示されているように、複数の歯溝１５１は、板スプリング１５０の上部に形成される複数の上部歯溝１５１ａと、板スプリング１５０の下部に形成される複数の下部歯溝１５１ｂとを含むことができる。したがって、図９に示されているように、複数の下部歯溝１５１ｂと複数の上部歯溝１５１ａは、ピッチｌ'ごとに重なって複数の歯１４１に共に噛み合わさることができる。

以下、図１０を参照して、本発明の他の実施形態に係る配管内部検査用ロボットＲについて説明する。

図１０は、本発明の他の実施形態に係る配管内部検査用ロボットを示した斜視図である。

本発明の他の実施形態に係る配管内部検査用ロボットＲは、図１０に示されているように、リニアアクチュエータ１００にガイドアーム１６０がさらに追加されることを除いては、上述した本発明の一実施形態と同一であるため、以下ではガイドアーム１６０を中心に説明する。

ガイドアーム１６０は、ハウジング部１１０［例えば、第２ハウジング１１２］に一側が固定され、複数の歯１４１が複数の歯溝１５１に結合される間、他側が板スプリング１５０を歯付きスプリング１４０側に密着させる役割を果たす。例えば、ガイドアーム１６０は固定体であり、ガイドアーム１６０の内面は引き出される板スプリング１５０の外面に密着されるように凹み形状を有することができる。

以下、図１１を参照して、本発明の実施形態に係る配管内部検査用ロボットＲの動作を説明する。

図１１は、本発明の一実施形態に係る配管内部検査用ロボットが配管内で移動する過程を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）を用いて順次に示した図面である。

まず、図１１（ａ）に示されているように、第２制動部２２０が配管１０の内壁から離隔してリニアアクチュエータ１００の後端部の固定を解除させ、第１制動部２１０が配管１０の内壁に密着固定されてリニアアクチュエータ１００の先端部を固定させた状態で、図１１（ｂ）に示されているように、第２制動部２２０を配管１０の内壁に密着固定させてリニアアクチュエータ１００の後端部を固定させ、第１制動部２１０を配管１０の内壁から離隔させてリニアアクチュエータ１００の先端部の固定を解除させた後、リニアアクチュエータ１００を伸張させる。このように伸張する間に配管内部検査用ロボットＲの先端部が先端側に伸びるようになる。

リニアアクチュエータ１００の伸張が完了されると、図１１（ｃ）に示されているように、第１制動部２１０を配管１０の内壁に密着固定させてリニアアクチュエータ１００の先端部を固定させ、第２制動部２２０を配管１０の内壁から離隔させてリニアアクチュエータ１００の後端部の固定を解除させた後、リニアアクチュエータ１００を収縮させる。このように収縮する間に配管内部検査用ロボットＲの後端部が先端側に移動するようになる。

リニアアクチュエータ１００の収縮が完了されると、図１１（ｄ）に示されているように、第２制動部２２０を配管１０の内壁に密着固定させてリニアアクチュエータ１００の後端部を固定させ、第１制動部２１０を配管１０の内壁から離隔させてリニアアクチュエータ１００の先端部の固定を解除させた後、リニアアクチュエータ１００を伸張させる。このように伸張する間に配管内部検査用ロボットＲの先端部が先端側に伸びるようになる。

その後、図１１（ｅ）に示されているように、第１制動部２１０を配管１０の内壁に密着固定させてリニアアクチュエータ１００の先端部を固定させ、第２制動部２２０を配管１０の内壁から離隔させてリニアアクチュエータ１００の後端部の固定を解除させた後、リニアアクチュエータ１００を収縮させる。このように収縮する間に配管内部検査用ロボットＲの後端部が先端側に移動するようになる。

このような過程を繰り返す間、配管内部検査用ロボットＲは移動する。

一方、図示されてはいないが、リニアアクチュエータ１００の伸張長さと収縮長さを小さくする場合、配管内部検査用ロボットＲは配管１０の曲線部も容易に移動することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る配管内部検査用ロボットは次のような効果を奏することができる。

本発明の実施形態によれば、制動ユニット２００を含むため、リニアアクチュエータ１００の駆動時に配管１０に反力を加えることができて配管１０内での配管内部検査用ロボットＲの移動が円滑になる。

また、本発明の実施形態によれば、全体長さが伸縮する構造のリニアアクチュエータ１００を有するため、配管１０の曲線部でも移動が円滑に行われる。

以上で本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属する。

Ｒ…配管内部検査用ロボット
１０…配管
１００…リニアアクチュエータ
１１０…ハウジング部
１１１…第１ハウジング
１１２…第２ハウジング
１２０…駆動モータ
１３０…スクリューガイド
１３１…ねじ山
１４０…歯付きスプリング
１４１…歯
１５０…板スプリング
１５１…歯溝
１５１ａ…上部歯溝
１５１ｂ…下部歯溝
１６０…ガイドアーム
２００…制動ユニット
２１０…第１制動部
２１１…第１制動モータ
２１２…第１回転部材
２１３…第１摩擦部
２１４…第１移動案内部
２１４ａ…第１水平長孔
２１４ｂ…第１垂直貫通孔
２１４ｃ…第１ガイド部材
２１５…第１ローラー部
２２０…第２制動部
２２１…第２制動モータ
２２２…第２回転部材
２２３…第２摩擦部
２２４…第２移動案内部
２２５…第２ローラー部

Claims

配管内で移動する配管内部検査用ロボットであって、
伸縮可能に駆動されるリニアアクチュエータと、
前記リニアアクチュエータの伸張時には、前記リニアアクチュエータの後端部を前記配管の内壁に固定させると共に、前記リニアアクチュエータの先端部の固定を解除させ、前記リニアアクチュエータの収縮時には、前記リニアアクチュエータの後端部の固定を解除させると共に、前記リニアアクチュエータの先端部を前記配管の内壁に固定させる制動ユニットと、
を含み、
前記リニアアクチュエータは、
ハウジング部と、
前記ハウジング部の内部に備わる駆動モータと、
前記駆動モータにより回転し、外周面の上半部にねじ山が形成された円筒形状のスクリューガイドと、
前記スクリューガイドを円筒形状に巻き、前記スクリューガイドが回転時に先端側に引き出されるように先端部が前記ねじ山にねじ結合され、外周面に複数の歯が形成される歯付きスプリングと、
前記複数の歯に噛み合わさる複数の歯溝が形成され、前記歯付きスプリングが先端側に引き出される間、前記複数の歯が前記複数の歯溝にそれぞれ噛み合わさりながら共に引き出されるロール形状に巻かれている板スプリングと、を含む、配管内部検査用ロボット。
前記ハウジング部は、第１および第２ハウジングを含み、
前記制動ユニットが前記リニアアクチュエータの先端部に備わる第１制動部および前記リニアアクチュエータの後端部に備わる第２制動部を含む場合、前記第１制動部は前記第１ハウジングに備わり、前記第２制動部は前記第２ハウジングに備わる、請求項１に記載の配管内部検査用ロボット。
前記リニアアクチュエータは、
前記ハウジング部に備わり、前記複数の歯が前記複数の歯溝に結合される間、前記板スプリングを前記歯付きスプリング側に密着させるガイドアームをさらに含む、請求項１に記載の配管内部検査用ロボット。
前記歯付きスプリングは、
前記駆動モータの正逆回転に応じて、前記駆動モータの正方向回転時には前記スクリューガイドにより先端側に引き出されながらそのピッチ間隔が広がり、前記駆動モータの逆方向回転時には前記スクリューガイドにより後端側に引き込まれながら円筒形状に積層され、
前記板スプリングは、
前記駆動モータの正逆回転に応じて、前記駆動モータの正方向回転時には引き出される前記歯付きスプリングの前記複数の歯に前記複数の歯溝が噛み合って共に引き出されながら円筒形状にその長さが増し、前記駆動モータの逆方向回転時にはその半径方向に積層されながらその長さが減る、請求項１に記載の配管内部検査用ロボット。
前記複数の歯溝は、前記板スプリングの上部に形成される複数の上部歯溝と、前記板スプリングの下部に形成される複数の下部歯溝とを含み、
前記複数の下部歯溝と前記複数の上部歯溝とは、ピッチごとに重なって前記複数の歯に共に噛み合わさる、請求項４に記載の配管内部検査用ロボット。
前記スクリューガイドは、中空の円筒形状であり、
前記駆動モータは、前記スクリューガイドの内部に位置する、請求項１に記載の配管内部検査用ロボット。