JP7085438B2 - 移動体およびケーブルリール取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、単独で駆動することができるケーブルリール装置、このケーブルリール装置が取付けられた移動体、ケーブルリール装置を移動体に取付けるケーブルリール取付方法に関するものである。

操作装置により移動可能なロボットを遠隔で操作して各種の作業を行うとき、操作装置とロボットの制御装置との間で各種の信号の送受信を行う通信装置が必要となる。この場合、ロボットの作業環境を考慮し、通信装置を無線の通信装置としている。しかし、無線の通信環境が故障したとき、または、無線環境の悪化による通信途絶したとき、操作装置によるロボットの遠隔操作ができなくなってしまうことから、無線の通信装置から有線の通信装置に切替可能とすることが好ましい。この場合、操作装置とロボットの制御装置とを接続する有線の通信線が必要であることから、ロボットは、この通信線を巻き取って保持するケーブルリール装置を搭載する必要がある。また、ロボットが各種の作業を行う環境が爆発性雰囲気であるとき、ロボットの作動時に発生する火花が引火して火災が発生するおそれがある。そのため、この場合、ロボットは、防爆構造が必要となる。

従来のロボットの防爆構造としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された産業用ロボットは、移動可能なフレームに制御装置とバッテリとモータと通信装置などを配置すると共に、エア供給装置によりフレーム内にエアを供給して内部を所定圧力より高く保持する内圧防爆構造とするものである。また、従来のケーブルリール装置としては、例えば、下記特許文献２に記載されたものがある。特許文献２に記載された光ファイバ用コードリールは、光ファイバコードが巻き取られた回転ドラムを回転自在に支持したものである。

特開２０１５－０３６１７２号公報 特開平０４－０９５９０２号公報

ロボットが無線の通信装置と有線の通信装置を具備する場合、ロボットに有線の通信線を巻き取って保持するケーブルリール装置を搭載し、必要に応じて無線の通信装置と有線の通信装置を切替えて使用する。ところが、ロボットに無線の通信装置だけでなく、ケーブルリール装置を有する有線の通信装置を搭載すると、ロボットの大型化や重量化を招いてしまう。そこで、ロボットに無線の通信装置だけを搭載し、必要時にケーブルリール装置を搭載することで、ロボットの大型化や重量化を抑制することが考えられる。ところが、ロボットにケーブルリール装置を搭載する場合、ロボットに対してケーブルリール装置を機械的に固定するだけでなく、ロボットの制御装置とケーブルリール装置を電気的に接続する必要があり、通信装置の切換に長時間を要してしまうという課題がある。特に、ロボットが内圧防爆構造であるとき、ロボットの内圧防爆機能を解除してケーブルリール装置の取付を行い、再び、ロボットの内圧防爆機能を復帰させる必要があり、通信装置の切換に長時間を要してしまうという課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、取付作業の作業性の向上を図るケーブルリール装置および移動体並びにケーブルリール取付方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のケーブルリール装置は、中空形状をなすケーシングと、前記ケーシングの内部に配置されるモータと、前記ケーシングの内部に配置されて前記モータを制御するモータ制御装置と、前記ケーシングの内部に配置されて前記モータ制御装置と前記モータに電力を供給する電池と、前記ケーシングの外部に配置されて前記モータにより回転するケーブルリールと、前記ケーブルリールに巻き取られる通信線と、を備えることを特徴とするものである。

従って、ケーシングの内部にモータとモータ制御装置と電池を配置し、ケーシングの外部に通信線が巻き取られるケーブルリールを配置してモータにより回転可能とすることから、例えば、移動体にケーブルリール装置を取付け、通信線を移動体に接続するだけで、移動体との間で通信線による通信を行うことができ、取付作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明のケーブルリール装置では、前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線を支持する支持部材と、前記ケーブルリールの回転に同期して前記支持部材を前記ケーブルリールの軸方向に往復移動させる往復移動装置とが設けられることを特徴としている。

従って、ケーブルリールに通信線を巻き取るとき、往復移動装置によりケーブルリールの回転に同期して支持部材を往復移動させることから、通信線をケーブルリールに均一に巻き取ることができる。

本発明のケーブルリール装置では、前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線または前記ケーブルリールから繰り出される前記通信線の張力を計測する張力計測装置が設けられ、前記モータ制御装置は、前記張力計測装置の計測結果に基づいて前記モータの回転方向と回転速度を制御することを特徴としている。

従って、モータ制御装置が通信線の張力に基づいてモータの回転方向と回転速度を制御することから、ケーブルリールに対する通信線の巻き取りと繰り出しを円滑に行うことができる。

本発明のケーブルリール装置では、前記ケーブルリールに対して相対回転可能なスリップリングが設けられ、前記スリップリングは、前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線の一端部と、一端部に第１コネクタが接続された接続線の他端部とを接続することを特徴としている。

従って、ケーブルリールに巻き取られた通信線は、相対回転可能なスリップリングを介して第１コネクタが接続された接続線と接続されることから、例えば、移動体にケーブルリール装置を取付けたとき、第１コネクタを移動体に接続するだけで、移動体との間で通信線による通信を行うことができる。

本発明のケーブルリール装置では、前記モータの駆動軸と前記ケーブルリールの回転軸は、非接触回転伝達機構により駆動連結されることを特徴としている。

従って、モータの駆動軸とケーブルリールの回転軸が非接触回転伝達機構により駆動連結されることから、ケーシングに貫通孔を設けたり、シールドによる密閉構造としたりする必要がなく、構造の複雑化を抑制することができる。

本発明のケーブルリール装置では、前記ケーシングは、耐圧防爆構造をなすことを特徴としている。

従って、ケーシングを耐圧防爆構造とすることからで、ケーブルリール装置を爆発性雰囲気で使用することが可能となる。

また、本発明の移動体は、中空形状をなすフレームと、前記フレームを移動させる移動装置と、前記フレームの内部に配置されるアンテナと前記フレームの内部に少なくとも一部が配置される第２コネクタとを有して外部と通信を行う通信装置と、前記フレームの内部に配置されて前記移動装置と前記通信装置を制御する移動体制御装置と、前記フレームの外部に着脱自在に設けられて前記通信線が前記第２コネクタに接続される前記ケーブルリール装置と、を備えることを特徴とするものである。

従って、無線の状態が悪化しても、移動体にケーブルリール装置を取付け、通信線を第２コネクタに接続するだけで、移動体との間で通信線による通信を行うことができ、取付作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明の移動体では、前記第２コネクタは、少なくとも一部が前記フレームの外部に露出されることを特徴としている。

従って、第２コネクタの少なくとも一部がフレームの外部に露出されることから、通信線を通信装置の第１コネクタに接続するたけで、容易に有線の通信装置を作動させることができる。

本発明の移動体では、前記フレームは、内圧防爆構造をなすことを特徴としている。

従って、フレームが内圧防爆構造をなすことからで、ケーブルリール装置を爆発性雰囲気で使用することが可能となる。

また、本発明のケーブルリール取付方法は、前記移動体において、前記ケーブルリール装置の前記ケーシングを前記移動体の前記フレームに固定する工程と、前記ケーブルリール装置の前記通信線を前記通信装置の前記第２コネクタに接続する工程と、前記通信装置を無線から有線に切替える工程と、を有することを特徴とするものである。

従って、無線の状態が悪化しても、ケーブルリール装置のケーシングを移動体のフレームに固定し、ケーブルリール装置の通信線を通信装置の第２コネクタに接続して通信装置を無線から有線に切替えるだけで、移動体との間で通信線による通信を行うことができ、取付作業の作業性の向上を図ることができる。

本発明のケーブルリール装置および移動体並びにケーブルリール取付方法によれば、取付作業の作業性の向上を図ることができる。

図１は、本実施形態のロボットを表す概略図である。 図２は、本実施形態のケーブルリール装置を表す断面図である。 図３は、ケーブルリール装置のテンショナを表す概略図である。 図４は、本実施形態のケーブルリール装置の変形例を表す断面図である。 図５は、ケーブルリール装置が取付けられたロボットを表す概略図である。 図６は、本実施形態のケーブルリール取付方法を表すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るケーブルリール装置および移動体並びにケーブルリール取付方法の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

本実施形態の移動体としてのロボットは、例えば、石油化学プラントの巡回点検作業に適用されるものである。石油化学プラントは、各種の作業を行う環境が爆発性雰囲気になる可能性があり、ロボットは、防爆構造となっている。そして、本実施形態のケーブルリール装置は、防爆構造をなすロボットに装備可能なものである。

まず、移動体としてのロボットについて説明する。図１は、本実施形態のロボットを表す側面概略図である。

本実施形態において、図１に示すように、ロボット（移動体）１０は、フレーム１１と、移動装置１２と、バッテリ（電池）１３と、制御装置（移動体制御装置）１４と、内圧防爆装置１５と、カメラ１６と、通信装置１７とを備えている。なお、ロボット１０は、図１にて、右側が前部であって、右方への走行が前進であり、左方への走行が後退である。但し、ロボット１０の前後は、逆であってもよい。

フレーム１１は、箱型の中空形状をなし、密閉構造となっている。フレーム１１は、下部に移動装置１２が設けられることで、単独で走行可能となっている。移動装置１２は、電気モータ２１と、駆動スプロケット２２と、クローラ２３とから構成される。電気モータ２１は、フレーム１１内に搭載され、駆動スプロケット２２は、フレーム１１両側の前後下部に装着され、左右における前後の駆動スプロケット２２にクローラ２３が掛け回されている。なお、移動装置１２は、４個の駆動スプロケット２２とクローラ２３に限らず、複数の駆動車輪であってもよい。

バッテリ１３と制御装置１４は、フレーム１１内に搭載されている。バッテリ１３は、制御装置１４と電気モータ２１に電力を供給可能である。制御装置１４は、電気モータ２１を駆動制御することで、移動装置１２によりフレーム１１、つまり、ロボット１０の前進および後退と停止を制御可能である。

内圧防爆装置１５は、フレーム１１内の圧力をフレーム１１外の圧力より高く維持することで、フレーム１１の内部への外部のガスの侵入を防止するものである。内圧防爆装置１５は、エア供給装置２４と排気装置２５を有する。エア供給装置２４は、フレーム１１の外部に設けられる空気タンク２６からフレーム１１を貫通して内部に延出する空気供給ライン２８が設けられて構成され、空気供給ライン２８は、フレーム１１の外部側に減圧弁２９が設けられ、端部が開放されている。そのため、通常、空気タンク２６の加圧空気が空気供給ライン２８を通してフレーム１１の内部に供給されており、減圧弁２９によりフレーム１１の内部の圧力が外部の圧力より高い一定の設定圧力に維持される。

排気装置２５は、フレーム１１を貫通して内部に延出する空気排出ライン３１により構成され、空気排出ライン３１は、フレーム１１の外部側にリリーフ弁３２が設けられ、端部が開放されている。そのため、フレーム１１の内部の温度が上昇することで、フレーム１１の内部の圧力が設定圧力より高くなると、リリーフ弁３２によりフレーム１１の内部の空気が空気排出ライン３１を通して外部に排出され、フレーム１１の内部の圧力を低下させる。

カメラ１６は、フレーム１１内の上部に搭載されている。カメラ１６は、制御装置１４により制御され、外部を撮影可能であり、撮影画像を制御装置１４に出力する。通信装置１７は、制御装置１４と外部の管理室（図示略）などに設けられる操作装置との通信を可能とするものである。通信装置１７は、無線または有線でこの操作装置と通信が可能である。通信装置１７は、無線用のアンテナ４１と有線用のコネクタ（第２コネクタ）４２を有し、アンテナ４１とコネクタ４２は、フレーム１１の内部に配置されるものの、接続部が外部に露出している。この通信装置１７は、外部から入力した情報を制御装置１４が受け取ると共に、カメラ１６の撮影画像などの情報を制御装置１４により外部に送る。

なお、ロボット１０は、保護監視装置（図示略）が搭載されており、フレーム１１の内部の圧力が予め設定された所定気圧（少なくとも大気圧より高い圧力）以下に低下したら、バッテリ１３から、移動装置（電気モータ２１）１２と制御装置１４とカメラ１６と通信装置１７への電力供給を停止する。また、ロボット１０は、図示しないが、ロボットアームなどを装備させてもよい。

このように構成されたロボット１０は、制御装置１４が移動装置１２を制御することで前進および後退並びに停止が可能である。また、ロボット１０は、制御装置１４が移動装置１２を制御して左右のクローラ２３の速度を調整することで操舵が可能である。そして、ロボット１０は、制御装置１４が地図を記憶しており、カメラ１６からの撮影画像に基づいて移動経路を決定する。なお、ロボット１０は、ＧＰＳからの位置信号に応じて移動経路を決定してもよい。

次に、本実施形態のケーブルリール装置について説明する。図２は、本実施形態のケーブルリール装置を表す断面図、図３は、ケーブルリール装置のテンショナを表す概略図である。

本実施形態において、図２に示すように、ケーブルリール装置５０は、ケーシング５１と、モータ５２と、モータ制御装置５３と、バッテリ（電池）５４と、ケーブルリール５５と、光ファイバ（通信線）５６とを備えている。

ケーシング５１は、箱型の中空形状をなし、密閉構造となっている。ケーシング５１は、上部または側部に形成された開口部が蓋部材により閉塞された構造をなし、下部に取付部６１が設けられている。モータ５２とモータ制御装置５３とバッテリ５４は、ケーシング５１内に配置されている。バッテリ５４は、モータ５２とモータ制御装置５３に電力を供給可能である。また、ケーシング５１は、耐圧防爆構造をなしている。即ち、ケーシング５１内に配置されたモータ５２とモータ制御装置５３とバッテリ５４が爆発しても、ケーシング５１の外部に被害が及ばない構造となっている。

モータ５２は、駆動回転する駆動軸６２を有し、駆動軸６２は、ケーシング５１のシールド６３を貫通して外部に延出され、ケーブルリール５５が取付けられている。モータ制御装置５３は、モータ５２の正転駆動、逆転駆動、回転停止を駆動制御可能である。

ケーブルリール５５は、リール部６４の軸方向の両側にフランジ部６５が設けられて構成され、リール部６４に所定長さの光ファイバ５６が巻き取られている。モータ制御装置５３は、モータ５２の正転駆動、逆転駆動、回転停止を駆動制御可能であり、モータ５２の正転駆動と逆転駆動によりケーブルリール５５を回転することで、光ファイバ５６の巻き取りと繰り出しを行うことができる。

また、ケーブルリール５５は、リール部６４に均一に光ファイバ５６を巻き取るためのレベルワインド機構６６が設けられている。レベルワインド機構６６は、支持部材６７と、往復移動装置６８とを有する。往復移動装置６８は、モータ５２の駆動軸６２と平行をなすようにケーシング５１に軸受７０を介して回転自在に支持される回転軸６９と、駆動軸６２に固定される駆動歯車７１と、回転軸６９に固定されて駆動歯車７１に噛み合う従動歯車７２とにより構成される。回転軸６９は、図示しないが、外周面に交差する螺旋状溝が形成され、支持部材６７は、光ファイバ５６を支持してこの回転軸６９の螺旋状溝に噛み合っている。

そのため、モータ制御装置５３がモータ５２を正転駆動すると、ケーブルリール５５が同方向に回転してリール部６４の光ファイバ５６を巻き取ることができる。このとき、モータ５２を正転駆動力が駆動歯車７１及び従動歯車７２を介して回転軸６９に伝達され、回転軸６９が回転する。すると、ケーブルリール５５の回転に同期して支持部材６７が回転軸６９の軸方向に往復移動することで、光ファイバ５６がリール部６４の軸方向に均一に巻き取られる。

ケーブルリール装置５０は、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６またはケーブルリール５５から繰り出される光ファイバ５６の張力を計測する張力計測装置７３が設けられる。図３に示すように、光ファイバ５６は、第１プーリ７４と第２プーリ７５と第３プーリ７６に掛け回されて支持される。第１プーリ７４と第２プーリ７５は、回転自在であり、第３プーリ７６は、回転自在であると共に鉛直方向に移動自在である。タイミングベルト７７は、第４プーリ７８と第５プーリ７９と第６プーリ８０に掛け回されて支持され、一端部がケース（図示略）連結され、他端部が第３プーリ７６に連結される。第５プーリ７９と第６プーリ８０は、回転自在であり、第４プーリ７８は、回転自在であると共に鉛直方向に移動自在である。そして、第４プーリ７８は、引張ばね８１により鉛直方向の上方に付勢支持される。

そのため、図２および図３に示すように、光ファイバ５６がケーブルリール５５から繰り出されるとき、光ファイバ５６は、鉛直方向の下方であるＡ方向に移動するため、第３プーリ７６が回転しながらＡ方向に移動し、引張ばね８１の付勢力に抗してタイミングベルト７７を引っ張る。すると、第５プーリ７９と第６プーリ８０は、所定角度だけ一方方向に回動し、第４プーリ７８は、所定角度だけ回動しながら所定距離だけ鉛直方向の下方であるＡ方向に移動する。一方、光ファイバ５６がケーブルリール５５に巻き取られるとき、第３プーリ７６に対するＡ方向の引張力がなくなり、光ファイバ５６は、鉛直方向の上方であるＢ方向に移動するため、第３プーリ７６が引張ばね８１の付勢力により回転しながらＢ方向に移動し、タイミングベルト７７が弛む。すると、第５プーリ７９と第６プーリ８０は、所定角度だけ他方方向に回動し、第４プーリ７８は、所定角度だけ回動しながら所定距離だけ鉛直方向の上方であるＢ方向に移動する。

ケーシング５１は、内部に回動位置検出器８２が配置される。第５プーリ７９は、回転軸８３がケーシング５１のシールド８４を貫通してケーシング５１の内部に延出され、回動位置検出器８２に支持される。回動位置検出器８２は、回転軸８３を介して第５プーリ７９の回動位置を検出し、モータ制御装置５３に出力する。モータ制御装置５３は、張力計測装置７３が検出したタイミングベルト７７の張力、つまり、回動位置検出器８２が検出した第５プーリ７９の回動位置に基づいてモータ５２の回転方向と回転速度を制御する。即ち、モータ制御装置５３は、光ファイバ５６がＡ方向に移動して第５プーリ７９が一方方向に回動すると、モータ５２を逆転駆動して光ファイバ５６を繰り出す。一方、モータ制御装置５３は、光ファイバ５６がＢ方向に移動して第５プーリ７９が他方方向に回動すると、モータ５２を正転駆動して光ファイバ５６を巻き取る。

ケーブルリール５５は、回転中心位置に相対回転可能なスリップリング８５が設けられる。スリップリング８５は、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６の一端部が摺動自在に接続されると共に、一端部にコネクタ（第１コネクタ）８６が接続された光ファイバ（接続線）８７の他端部が接続される。なお、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６は、他端部が操作装置８８などに接続可能である。

なお、上述したケーブルリール装置５０は、モータ５２の駆動軸６２がケーシング５１を貫通して外部にケーブルリール５５を取付け、第５プーリ７９の回転軸８３がケーシング５１を貫通して内部に回動位置検出器８２を連結したが、この構造に限定されるものではない。図４は、本実施形態のケーブルリール装置の変形例を表す断面図である。

図４に示すように、ケーブルリール装置５０は、ケーシング５１と、モータ５２と、モータ制御装置５３と、バッテリ（電池）５４と、ケーブルリール５５と、光ファイバ５６とを備えている。モータ５２とモータ制御装置５３とバッテリ５４は、ケーシング５１内に配置されている。そして、モータ５２とケーブルリール５５は、非接触回転伝達機構９１により駆動連結される。即ち、モータ５２は、駆動回転する駆動軸６２を有し、駆動軸６２の先端部に磁石式の駆動連結部材９２が取付けられる。ケーブルリール５５は、ケーシング５１の外部に回転自在に支持され、回転軸９３を有し、回転軸９３の先端部に磁石式の駆動連結部材９４が取付けられる。そのため、モータ５２が駆動すると、駆動軸６２の回転力が駆動連結部材９２，９４を介して回転軸９３に伝達され、ケーブルリール５５を回転することができる。

また、張力計測装置７３は、各プーリ７４，７５，７６，７８，７９，８０とタイミングベルト７７と引張ばね８１とを有し、これらがケーシング５１の外部に設けられる。回動位置検出器８２は、ケーシング５１の内部に配置される。そして、張力計測装置７３と回動位置検出器８２は、非接触回転伝達機構９５により駆動連結される。即ち、第５プーリ７９は、ケーシング５１の外部に回転自在に支持され、回転軸８３を有し、回転軸８３の先端部に磁石式の駆動連結部材９６が取付けられる。回動位置検出器８２は、ケーシング５１の内部に配置され、回転軸９７を有し、回転軸９７の先端部に磁石式の駆動連結部材９８が取付けられる。そのため、第５プーリ７９が回動すると、回転軸８３の回転力が駆動連結部材９６，９８を介して回転軸９７に伝達され、回動位置検出器８２が第５プーリ７９の回動位置を検出することができる。

ここで、本実施形態のロボット１０及びケーブルリール装置５０の作動について説明する。図５は、ケーブルリール装置が取付けられたロボットを表す概略図、図６は、本実施形態のケーブルリール取付方法を表すフローチャートである。

本実施形態において、図１に示すように、ロボット１０は、前述したように、制御装置１４が通信装置１７及びアンテナ４１を用いて無線で外部の操作装置８８と各種のデータの送受信を行う。ところが、無線状態が悪化したとき、アンテナ４１を用いた無線での通信が困難となる。このとき、ロボット１０にケーブルリール装置５０を取付けて光ファイバ５６を用いた有線での通信に切替える。

本実施形態のケーブルリール取付方法は、図５に示すように、ケーブルリール装置５０のケーシング５１をロボット１０のフレーム１１に固定する工程と、ケーブルリール装置５０の光ファイバ５６をフレーム１１のコネクタ４２に接続する工程と、通信装置１７を無線から有線に切替える工程とを有する。

即ち、図１及び図６に示すように、ステップＳ１１にて、通信装置１７の無線状態が悪化したかどうかを判定する。ここで、通信装置１７の無線状態が悪化していない場合は、何もせずに通信装置１７の無線状態を維持する。一方、通信装置１７の無線状態が悪化した場合、通信装置１７を無線から有線に切替える。図５及び図６に示すように、まず、ステップＳ１２にて、ロボット１０のフレーム１１の上部にケーブルリール装置５０を載置し、所定の位置に位置決めした後、取付部６１を、例えば、締結ボルトによりフレーム１１に固定する。なお、本実施形態では、ケーブルリール装置５０をフレーム１１の上部に固定したが、フレーム１１の側部などであってもよい。次に、ステップＳ１３にて、ケーブルリール装置５０の光ファイバ８７のコネクタ８６をフレーム１１のコネクタ４２に接続し、光ファイバ５６に操作装置８８を接続する。そして、ステップＳ１４にて、操作装置８８によりロボット１０の通信装置１７を無線から有線に切替える。この場合、ケーブルリール装置５０の光ファイバ８７のコネクタ８６をフレーム１１のコネクタ４２に接続することで、通信装置１７を無線から有線に切替えるように構成してもよい。この状態で、操作装置８８とロボット１０の制御装置１４との間で、光ファイバ５６，８７により各種のデータの送受信が可能となる。

このように本実施形態のケーブルリール装置にあっては、中空形状をなすケーシング５１と、ケーシング５１の内部に配置されるモータ５２と、ケーシング５１の内部に配置されてモータ５２を制御するモータ制御装置５３と、ケーシング５１の内部に配置されてモータ制御装置５３とモータ５２に電力を供給するバッテリ５４と、ケーシング５１の外部に配置されてモータ５２により回転するケーブルリール５５と、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６とを備える。

従って、ケーシング５１の内部にモータ５２とモータ制御装置５３とバッテリ５４を配置し、ケーシング５１の外部に光ファイバ５６が巻き取られるケーブルリール５５を配置してモータに５２より回転可能とすることから、例えば、ロボット１０にケーブルリール装置５０を取付け、光ファイバ５６をロボット１０に接続するだけで、ロボット１０との間で光ファイバ５６による通信を行うことができ、ケーブルリール装置５０の取付作業の作業性の向上を図ることができる。

本実施形態のケーブルリール装置では、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６を支持する支持部材６７と、ケーブルリール５５の回転に同期して支持部材６７をケーブルリール５５の軸方向に往復移動させる往復移動装置６８とを設けている。従って、ケーブルリール５５に光ファイバ５６巻き取るとき、往復移動装置６８によりケーブルリール５５の回転に同期して支持部材６７を往復移動させることから、光ファイバ５６をケーブルリール５５に均一に巻き取ることができる。

本実施形態のケーブルリール装置では、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６またはケーブルリール５５から繰り出される光ファイバ５６の張力を計測する張力計測装置７３を設け、モータ制御装置５３は、張力計測装置７３の計測結果に基づいてモータ５２の回転方向と回転速度を制御している。従って、ケーブルリール５５に対する光ファイバ５６の巻き取りと繰り出しを円滑に行うことができる。

本実施形態のケーブルリール装置では、ケーブルリール５５に対して相対回転可能なスリップリング８５を設け、スリップリング８５は、ケーブルリール５５に巻き取られる光ファイバ５６の一端部と、一端部にコネクタ８６が接続された光ファイバ８７の他端部とを接続する。従って、ロボット１０にケーブルリール装置５０を取付けたとき、コネクタ４２，８６同士を接続するだけで、操作装置８８とロボット１０との間で光ファイバ５６，８７による通信を行うことができる。

本実施形態のケーブルリール装置では、モータ５２の駆動軸６２とケーブルリール５５の回転軸９３を非接触回転伝達機構９１により駆動連結している。従って、ケーシング５１に貫通孔を設けたり、シールドによる密閉構造としたりする必要がなく、構造の複雑化を抑制することができる。

本実施形態のケーブルリール装置では、ケーシング５１を耐圧防爆構造としている。従って、ケーブルリール装置５０を爆発性雰囲気で使用することが可能となる。

また、本実施形態の移動体にあっては、中空形状をなすフレーム１１と、フレーム１１を移動させる移動装置１２と、フレーム１１の内部に配置されるアンテナ４１とフレーム１１の内部に少なくとも一部が配置されるコネクタ４２を有して外部と通信を行う通信装置１７と、フレーム１１の内部に配置されて移動装置１２と通信装置１７を制御する制御装置１４と、フレーム１１の外部に着脱自在に設けられて光ファイバ５６，８７がコネクタ４２に接続されるケーブルリール装置５０とを備える。

従って、無線の状態が悪化しても、ロボット１０にケーブルリール装置５０を取付け、光ファイバ５６，８７をコネクタ４２に接続するだけで、操作装置８８とロボット１０との間で光ファイバ５６，８７による通信を行うことができ、ケーブルリール装置５０の取付作業の作業性の向上を図ることができる。

本実施形態の移動体では、コネクタ４２の少なくとも一部をフレーム１１の外部に露出している。従って、光ファイバ８７のコネクタ８６をフレーム１１のコネクタ４２に接続するたけで、容易に有線の通信装置１７を作動させることができる。

本実施形態の移動体では、フレーム１１を内圧防爆構造としている。従って、ケーブルリール装置５０を爆発性雰囲気で使用することが可能となる。

また、本実施形態のケーブルリール取付方法にあっては、ケーブルリール装置５０のケーシング５１をロボット１０のフレーム１１に固定する工程と、ケーブルリール装置５０の光ファイバ５６，８７をフレーム１１における通信装置１７のコネクタ４２に接続する工程と、通信装置１７を無線から有線に切替える工程とを有する。

従って、無線の状態が悪化しても、ケーブルリール装置５０のケーシング５１をロボット１０のフレーム１１に固定し、ケーブルリール装置５０の光ファイバ５６，８７を通信装置１７のコネクタ４２に接続して通信装置１７を無線から有線に切替えるだけで、操作装置８８とロボット１０との間で光ファイバ５６，８７による通信を行うことができ、ケーブルリール装置５０の取付作業の作業性の向上を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、移動体としてのロボット１０とケーブルリール装置５０を爆発性雰囲気で使用するものであるから、それぞれ防爆構造を適用したが、移動体としてのロボット１０とケーブルリール装置５０を爆発性雰囲気で使用しないものであれば、それぞれ防爆構造を適用しなくてもよい。この場合、通信線や接続線として、光ファイバ５６，８７を適用する必要はない。

また、上述した実施形態では、移動体としてのロボット１０は、搭載した制御装置１４が移動装置１２を制御することで自走可能としたが、移動装置１２を遠隔操作により制御することで移動体としてのロボット１０を自走可能としてもよい。

また、上述した実施形態では、本発明のケーブルリール装置およびケーブルリール取付方法を石油化学プラントの巡回点検作業に適用して説明したが、その他、原子力発電プラント、化学薬品プラント、鉄鋼プラント、各種製造工場などに適用することができ、また、防災支援作業や建築物保全作業などにも適用することができる。

１０ ロボット（移動体）
１１ フレーム
１２ 移動装置
１３ バッテリ（電池）
１４ 制御装置（移動体制御装置）
１５ 内圧防爆装置
１６ カメラ
１７ 通信装置
２１ 電気モータ
２２ 駆動スプロケット
２３ クローラ
２４ エア供給装置
２５ 排気装置
２６ 空気タンク
２８ 空気供給ライン
２９ 減圧弁
３１ 空気排出ライン
３２ リリーフ弁
４１ アンテナ
４２ コネクタ（第２コネクタ）
５０ ケーブルリール装置
５１ ケーシング
５２ モータ
５３ モータ制御装置
５４ バッテリ（電池）
５５ ケーブルリール
５６ 光ファイバ（通信線）
６１ 取付部
６２ 駆動軸
６６ レベルワインド機構
６７ 支持部材
６８ 往復移動装置
６９ 回転軸
７１ 駆動歯車
７２ 従動歯車
７３ 張力計測装置
８２ 回動位置検出器
８３ 回転軸
８５ スリップリング
８６ コネクタ（第１コネクタ）
８７ 光ファイバ（接続線）
８８ 操作装置
９１，９５ 非接触回転伝達機構

Claims (6)

1. 中空形状で内圧防爆構造をなすフレームと、
   前記フレームを移動させる移動装置と、
   前記フレームの内部に配置されるアンテナと前記フレームの内部に少なくとも一部が配置される第２コネクタとを有して外部と通信を行う通信装置と、
   前記フレームの内部に配置されて前記移動装置と前記通信装置を制御する移動体制御装置と、
   前記フレームの外部に着脱自在に設けられて通信線が前記第２コネクタに接続されるケーブルリール装置を備え、
   前記ケーブルリール装置は、
   中空形状で耐圧防爆構造をなすケーシングと、
   前記ケーシングの内部に配置されるモータと、
   前記ケーシングの外部に配置されて前記モータにより回転するケーブルリールと、
   前記ケーブルリールに巻き取られる光ファイバからなる前記通信線と、
   前記ケーシングの外部に配置されて前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線または前記ケーブルリールから繰り出される前記通信線の張力を計測する張力計測装置と、
   前記ケーシングの内部に配置されて前記張力計測装置の計測結果に基づいて前記モータの回転方向と回転速度を制御するモータ制御装置と、
   前記ケーシングの内部に配置されて前記モータ制御装置と前記モータに電力を供給する電池と、
   を備え、
   前記モータの駆動軸と前記ケーブルリールの回転軸は、非接触回転伝達機構により駆動連結され、
   無線状態が良好な際には、前記ケーブルリール装置を取外して、無線で外部と通信を行い、
   無線状態が悪化した際には、前記ケーブルリール装置を取付けて、有線で外部と通信を行うことを特徴とする移動体。
2. 前記張力計測装置は、
   前記通信線を掛け回して支持し、所定の方向に移動自在な第３プーリと、
   一端が前記張力計測装置のケースに、他端が前記第３プーリに連結されて、所定の方向に移動自在な第４プーリ及び回転自在な第５プーリとに掛け回されて支持されるタイミングベルトとを備え、
   前記第５プーリの回転軸が前記ケーシングの内部に延出され、
   前記ケーシングの内部に配置されて延出された前記第５プーリの回転軸を支持し、前記第５プーリの回動位置を検出して、前記モータ制御装置に出力する回動位置検出器を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体。
3. 前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線を支持する支持部材と、前記ケーブルリールの回転に同期して前記支持部材を前記ケーブルリールの軸方向に往復移動させる往復移動装置とが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体。
4. 前記ケーブルリールに対して相対回転可能なスリップリングが設けられ、前記スリップリングは、前記ケーブルリールに巻き取られる前記通信線の一端部と、一端部に第１コネクタが接続された接続線の他端部とを接続することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の移動体。
5. 前記第２コネクタは、少なくとも一部が前記フレームの外部に露出されることを特徴とする請求項１から請求項４に記載の移動体。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の移動体において、
   前記ケーブルリール装置の前記ケーシングを前記移動体の前記フレームに固定する工程と、
   前記ケーブルリール装置の前記通信線を前記通信装置の前記第２コネクタに接続する工程と、
   前記通信装置を無線から有線に切替える工程と、
   を有することを特徴とするケーブルリール取付方法。

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