JP7179335B2 - 管路選択装置 - Google Patents

Description

本発明は、管路選択装置に関し、特に、配管等の管内部の検査において配管の分岐部において進行方向を選択するための管路選択装置等に関する。

従来、空気の給排により伸長・収縮する伸縮ユニットを複数直列に連結して推進装置を構成し、連結された伸縮ユニットをミミズの蠕動運動を模倣するように所定の順序で個別に膨張、収縮させることでガス管や水道管等の管内を進行させ、この推進装置の先端にカメラなどを取り付けて管内部を撮影して検査する検査装置が知られている。

特開２０１６－１５１６４４号公報

しかしながら、このような推進装置は、管壁を軌道として進行しているため、管路に分岐がある場合、進路を自在に選択することができないという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、管路に設けられた分岐部において積極的に進路を選択可能な管路選択装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための管路選択装置として、管壁に沿って移動する推進装置の先頭に設けられ、管の分岐部において推進装置の進行方向を選択する管路選択装置であって、収縮状態から一方向に伸長する伸縮部と、伸縮部の伸長時及び収縮時に、伸縮方向を軸とし、当該軸周りを一方向に回転する回転部と、回転部に取り付けられ、伸縮部の伸長による回転部の回転後、伸縮部の更なる伸長により、伸縮方向に延長した状態から一方向に曲がる曲がり部とを備える構成とした。
本構成によれば、管路に設けられた分岐部において積極的に進路を選択することができる。
また、伸縮部は、流体の圧力に応じて伸縮するように構成することにより、ガス管等の危険物が流通する管にも利用することができる。

管路選択装置が取り付けられた管内検査装置の構成図である。 管路選択装置の概略構成図である。 伸縮部の軸方向断面図である。 回転部の断面図である。 カム歯及びカム受歯の関係を示す斜視図及び展開図である。 カム歯及びカム受歯の作用を示す図である。 管路選択装置の動作を示す図である。 膨縮ユニットの軸方向断面図である。 外筒を半径方向に切断した切断面を誇張して示した図である。 膨縮ユニットを連結する連結体の斜視図である。 分岐部における管路選択装置の動作を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、本実施形態に係る管路選択装置が取り付けられた管内検査装置の構成図である。同図に示すように、管路選択装置１は、管Ｚ内を移動可能に構成された推進装置２に接続され、管Ｚ内を検査する検査装置４を構成する。本実施形態に係る管路選択装置１は、例えば、後述の推進装置２に着脱可能に構成される。

図２は、本実施形態に係る管路選択装置１の概略構成図である。同図に示すように、管路選択装置１は、管路選択動作部６と、管路選択制御部７０とを備える。管路選択動作部６は、概略、伸縮部１０と、回転部３０と、曲がり部５０とで構成される。

図３は、伸縮部１０の軸方向断面図である。本実施形態に係る伸縮部１０は、液体、気体等の流体の給排、すなわち、流体の圧力により一方向に伸縮可能に構成される。つまり、伸縮部１０は、伸縮方向が規定されている。なお、以下の説明では、伸縮部１０は、流体の一つである空気の圧力（空気圧）により動作するものとして説明する。例えば、伸縮部１０は、二重管を形成するように設けられた内筒１１及び外筒１２と、内筒１１及び外筒１２の端部を閉鎖するとともに、内筒１１及び外筒１２の二重管の関係を維持する一対の端部部材１３；１３と、内筒１１の外周を覆うように内筒１１と外筒１２との間に設けられるコイル状の引張バネ１５とを備える。

内筒１１及び外筒１２は、気密性及び可撓性を有し、非伸縮性の素材で形成された筒体である。内筒１１及び外筒１２には、例えば、軸方向に伸縮が可能であり、半径方向に膨縮しない蛇腹状のチューブや、アルミを蒸着させたシートを丸めて筒状にしたものなどで良い。好ましくは、伸縮時の抵抗が小さい素材で構成することにより、軸方向に伸縮するときの応答性を向上させることができる。なお、内筒１１及び外筒１２の軸方向の長さ等の寸法については後述する。

端部部材１３；１３は、軸方向に貫通する中空部を有する環体であって、厚肉の大径部１６と、大径部１６の一方の端面１６ｃから突出するように形成された薄肉の小径部１７とを備える。小径部１７は、外径が内筒１１の内周側に挿入可能な寸法で形成され、内筒１１の内周に挿入した状態で内筒１１の外周１７ｂ側からホースバンドや紐などの固定手段１８で締め付けることで内筒１１が固定される。

大径部１６の外周面１６ｂには、引張バネ１５を取り付けるためのバネ取付部１９と、外筒１２を固定するための外筒固定部２０とが設けられる。バネ取付部１９は、外周面１６ｂの小径部１７側に設けられる。

バネ取付部１９は、例えば、大径部１６の端面１６ｃから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部１９に取り付けられる引張バネ１５を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ１５が固定される。端部部材１３；１３は、バネ取付部１９に引張バネ１５を固定することにより、外力が働かない状態において引張バネ１５の自然長分離間し、軸方向内向きのけん引力がバネ取付部１９により作用した状態にある。

外筒固定部２０は、例えば、外筒１２の内周側に挿入可能な円筒面として形成され、外筒１２の端部を固定可能に設けられる。外筒固定部２０は、バネ取付部１９に引張バネ１５を取り付け、さらに外筒１２の端部を固定したときに、引張バネ１５と外筒１２とが接触しない、或いは接触が最小化されるように引張バネ１５の外径よりも大きく形成すると良い。そして、内筒１１及び引張バネ１５を端部部材１３；１３に取り付けた状態で、外筒１２を引張バネ１５の外周に被せ、外筒１２の端部を外周側からバンド等の固定手段１４により外筒固定部２０に向けて締め付け、固定することで端部部材１３；１３に一体化される。これにより、内筒１１の外周面１１ｂ及び外筒１２の内周面１２ａ及び一対の端部部材１３；１３により囲まれる筒状の閉空間の流体室Ｓが形成される。

ここで、内筒１１及び外筒１２と引張バネ１５の関係について説明する。本実施形態に係る伸縮部１０では、前述のように端部部材１３；１３に引張バネ１５を取付け、引張バネ１５が自然状態において内筒１１及び外筒１２が収縮状態にあるように内筒１１及び外筒１２の長さが設定される。内筒１１及び外筒１２の収縮状態は、後述の動作を満たすように設定すれば良い。

一方の端部部材１３には、流体室Ｓへの空気の給排を可能とする空気給排部２１が設けられる。空気給排部２１は、例えば、大径部１６の一方の端面１６ｃから他方の端面１６ｄに貫通する孔として形成され、後述の管路選択制御部７０から延長するチューブ７５が接続される（図２参照）。

さらに、空気給排部２１の形成された端部部材１３の内周１３ａの小径部１７側には、伸縮部１０と回転部３０とを連結する引張バネ２３を取り付けるためのバネ取付部２２が設けられる。バネ取付部２２は、例えば、小径部１７の端面１７ｃから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部２２に取り付けられる引張バネ２３の巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ２３を固定可能に形成される。バネ取付部２２に取り付けられた引張バネ２３は、図２に示すように、他方の端部部材１３の内周１３ａ側を貫通し、回転部３０に接続される。

また、引張バネ２３が貫通する他方の端部部材１３の大径部１６の外周面１６ｂには、引張バネ２３とともに伸縮部１０と回転部３０とを連結する引張バネ２５を取り付けるためのバネ取付部２４が設けられる。バネ取付部２４は、例えば、大径部１６の端面１６ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部２４に取り付けられる引張バネ２５を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ２５を固定可能に形成される。

図３（ｂ）に示すように、伸縮部１０は、空気給排部２１から流体室Ｓに空気を供給することにより、引張バネ１５の付勢力に打ち勝って軸Ｃ方向に伸長し、流体室Ｓから空気を排出することによって、引張バネ１５の付勢力により図３（ａ）に示す状態へと収縮する。伸縮部１０が、伸長する長さＬ（以下、伸長長さＬという）は、後述の管路選択制御部７０により制御される。

図４は、回転部３０の断面図である。図５は、回転子３２に設けられたカム歯４０と、制御子３３に設けられたカム受歯４６との関係を示す斜視図及び展開図である。図４に示すように、回転部３０は、基体３１と、基体３１に対して回転可能に取り付けられる回転子３２と、回転子３２の回転を制御する制御子３３とを備える。

基体３１は、円筒状の筒体からなり内周に伸縮部１０から延長する引張バネ２３を取り付けるためのバネ取付部３４を備え、引張バネ２３により伸縮部１０の後方の端部部材１３と接続される。バネ取付部３４は、例えば、基体３１の軸方向の一端側の端面３１ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部３４に取り付けられる引張バネ２３の巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ２３を固定可能に形成される。また、基体３１の他端側の外周には、回転子３２を回転可能に取り付けるためのベアリング３５の内周が嵌着される。

回転子３２は、概略円筒状に形成された筒体からなり、外径が小さい円筒面として形成された小径部３６と、小径部３６よりも外径の大きい大径部３７とを備える。
回転子３２は、小径部３６側の内周が、基体３１に取り付けられたベアリング３５の外周に嵌着され、基体３１に対して回転自在に取り付けられる。

小径部３６の外周には、回転子３２を回転させるためのカム歯４０が円周方向に沿って複数設けられる。図５（ｂ）に示すように、カム歯４０は、平面視において台形状に形成される。カム歯４０を形成する台形の上底及び下底である辺４０ａ及び辺４０ｂは、軸Ｃ方向に沿って延長し、脚となる辺４０ｍ；４０ｍは、同じ長さの等脚台形として形成される。辺４０ａと、辺４０ｍとが交差する角度θは、カム歯４０と噛み合うカム受歯４６に応じて設定される。この辺４０ａと辺４０ｍとが交差する点を頂部４０Ｔという。この辺４０ｍ；４０ｍは、カム歯４０における歯面を形成し、以下の説明では辺４０ｍ；４０ｍを含む面を歯面といい、特に進行方向前側を前方歯面４０Ａ、後側を後方歯面４０Ｂという。

大径部３７の外周には、曲がり部５０を形成する引張バネ５１を取り付けるためのバネ取付部４１が設けられる。バネ取付部４１は、例えば、回転子３２の軸方向の一端側の端面３２ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部４１に取り付けられる引張バネ５１を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで固定可能に形成される。

制御子３３は、外径が小さい円筒面として形成された小径部４２と、小径部４２よりも外径の大きい大径部４３とを有する筒体からなり、回転子３２の小径部３６の外周に設けられ、小径部３６の外周を軸方向に移動可能に設けられる。

小径部４２の外周には、基体３１から延長する引張バネ２５の他端側を取り付けるためのバネ取付部４５が設けられる。バネ取付部４５は、例えば、小径部４２の端面４２ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部４５に取り付けられる引張バネ２５を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ２５を固定可能に形成される。

制御子３３の内周面３３ａは、円筒面状に形成され、回転子３２の外周３６ｂに形成されたカム歯４０に作用するカム受歯４６が設けられる。図４，５に示すように、カム受歯４６は、内周面３３ａにおける突部として形成され、回転子３２の小径部３６の外周３６ｂに制御子３３を配置したときに、回転子３２に形成されたカム歯４０を軸方向両側から挟み込むように、所定距離離間して一対設けられる。つまり、制御子３３は、一対のカム受歯４６が回転子３２のカム歯４０に衝接する範囲内で軸方向に移動可能である。以下、カム歯４０よりも進行方向前側のカム受歯４６を前方カム受歯４６Ａ、後側のカム受歯４６を後方カム受歯４６Ｂとして説明する。

前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂは、それぞれ円周方向に複数のカム山を有する。本実施形態の前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂを構成するカム山は、同一形状及び同一数形成され、互いのカム山が略対向するように設けられる。前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂを形成するカム山は、カム歯４０の歯面４０Ａ又は歯面４０Ｂと対向し、同一方向に傾斜する歯面４７と、軸Ｃ方向に沿って延長し、歯面４７と交差するように延長する延長面４８とでくさび状に形成される。即ち、前方カム受歯４６Ａの歯面４７と後方カム受歯４６Ｂの歯面４７は、円周方向に同一方向を向けて形成される。

前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂは、例えば、前方カム受歯４６Ａのカム山の頂部４６Ｔと後方カム受歯４６Ｂのカム山の頂部４６Ｔとが円周方向に半ピッチ分位置ずれして形成される。ここでいうピッチとは、隣接するカム山の頂部４６Ｔ間の円周方向の距離である。

本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂの歯面４７と延長面４８とが交差する角度αを３０°として説明する。この場合、上述のカム歯４０の頂部４０Ｔにおける角度θは、３０°に設定される。なお、角度αは、３０°に限定されず適宜設定すれば良い。

図６は、カム歯４０及びカム受歯４６（４６Ａ；４６Ｂ）の作用を示す図である。前述のように前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂの頂部４６Ｔ；４６Ｔの位置をずらすことにより、前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂは、カム歯４０に対して次のように作用する。

図６（ａ）に示すように、カム歯４０が前方カム受歯４６Ａに噛み合った状態を初期状態とする。このときの後方カム受歯４６Ｂの頂部４７Ｔの位置をｐ１とし、この状態から制御子３３が回転子３２の軸方向前方に位置ｐ２まで移動すると、図６（ｂ）に示すように、前方カム受歯４６Ａ及び後方カム受歯４６Ｂが前方に移動し、後方カム受歯４６Ｂの歯面４７がカム歯４０の後方歯面４０Ｂに衝接する。

後方カム受歯４６Ｂの歯面４７とカム歯４０の後方歯面４０Ｂとが衝接した状態から、さらに、制御子３３が位置ｐ２から位置ｐ３へと前方に移動することにより、後方カム受歯４６Ｂの歯面４７が、カム歯４０の後方歯面４０Ｂに押し付けられてカム歯４０を歯面４７の傾斜に沿って移動させながら円周方向に回転させる。

そして、最終的に、図６（ｃ）に示すように、カム歯４０の頂部４０Ｔが後方カム受歯４６Ｂのカム谷４６Ｖに衝突することにより、回転子３２の回転が停止する。つまり、カム歯４０が形成された回転子３２は、後方カム受歯４６Ｂの歯面４７に衝接し、カム谷４６Ｖに衝突して停止するまでの間、制御子３３に対して円周方向に回転する。

また、図６（ｃ）に示す状態から、制御子３３が位置ｐ３から位置ｐ４へと後方に移動すると、図６（ｄ）に示すように、前方カム受歯４６Ａの歯面４７がカム歯４０の前方歯面４０Ａに衝接する。

この衝接した状態から、さらに、制御子３３が位置ｐ４から位置ｐ１へと後方に移動することにより、前方カム受歯４６Ａの歯面４７が、カム歯４０の前方歯面４０Ａに押し付けられてカム歯４０を歯面４７の傾斜に沿って移動させながら円周方向に回転させる。

そして、最終的に、図６（ｅ）に示すように、カム歯４０の頂部４０Ｔが前方カム受歯４６Ａのカム谷４６Ｖに衝突することにより、回転子３２の回転が停止する。つまり、カム歯４０が形成された回転子３２は、前方カム受歯４６Ａの歯面４７に衝接し、カム谷４６Ｖに衝突して停止するまでの間、制御子３３に対して円周方向に回転する。

即ち、回転部３０は、上述のように、制御子３３が回転子３２に対して前方、或いは後方に移動する毎に、一方向に回転する所謂オルタネイト機構を制御子３３との間で構成する。
前述の後方カム受歯４６Ｂが移動する位置ｐ１～ｐ３の距離、及び位置ｐ３～ｐ１の距離は、制御子３３の移動した距離であり、以下、この距離を回転ストロークという。

ここで、伸縮部１０と回転部３０とを連結する引張バネ２３及び引張バネ２５について説明する。回転部３０は、基体３１が伸縮部１０の後方の端部部材１３に引張バネ２３により連結され、制御子３３が伸縮部１０の前方の端部部材１３に引張バネ２５により連結される。引張バネ２３；２５は、伸縮部１０が伸縮することにより、制御子３３を回転子３２に対して移動させるように構成される。

図６（ａ）に示す状態を初期状態とした場合、引張バネ２５は、伸縮部１０と回転部３０とに取り付けられた状態において、少なくとも制御子３３がｐ１からｐ３に移動したときに、伸縮部１０と回転部３０とが接触しないように軸方向の長さを設定すると良い。また、引張バネ２５は、自然状態において巻線同士が実質的に接触状態にあるか、それ以外の場合には、引張バネ２３よりも付勢力の大きいものを用いると良い。引張バネ２３は、引張バネ２５に応じて長さや付勢力等を設定すれば良い。引張バネ２３及び引張バネ２５は、伸縮部１０が収縮した状態において無負荷状態であることが好ましい。

このように、引張バネ２３及び引張バネ２５を設定し、伸縮部１０を伸長させることにより、図６（ａ）乃至（ｃ）に示すように、回転部３０の基体３１が引張バネ２３の付勢力により後方に引かれ、制御子３３が引張バネ２５により前方に押されて回転子３２が回転する。また、伸縮部１０を収縮させることにより、図６（ｃ）乃至（ｅ）に示すように、基体３１が引張バネ２３の付勢力により後方に引かれ、制御子３３が引張バネ２５とともに後方に引かれて回転子３２が回転する。

図２に示すように、曲がり部５０は、回転子３２から延長する引張バネ５１と、連結体５２と、引張バネ５３と、先端部５４とで概略構成される。
連結体５２は、円筒状に形成された筒体であって、後方側の外周に引張バネ５１を取り付けるバネ取付部５２Ａと、他端側に引張バネ５３を取り付けるバネ取付部５２Ｂとを備える。

バネ取付部５２Ａは、例えば、連結体５２の軸方向の端面５２ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部５２Ａに取り付けられる引張バネ５１を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで固定可能に形成される。
バネ取付部５２Ｂは、例えば、連結体５２の軸方向の端面５２ｃから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部５２Ｂに取り付けられる引張バネ５３を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで固定可能に形成される。

連結体５２から前方に延長する引張バネ５３は、一端側と他端側とでばね特性が異なる引張バネからなる。具体的には、引張バネ５３は、一端側のばね定数が大きく他端側のばね定数が小さくなる非線形ばねからなり、ばね定数の大きい側が前述の連結体５２のバネ取付部５２Ｂに取り付けられる。

先端部５４は、例えば、円筒状の筒部５７と、筒部５７の一端側に球状に膨出する球状部５８とを備える。筒部５７は、外周にバネ取付部５９が設けられ、連結体５２から延長する引張バネ５３が取り付けられる。

バネ取付部５９は、例えば、筒部５７の端面５７ｄから軸方向に沿って延長する螺旋溝として形成され、当該バネ取付部５９に取り付けられる引張バネ５３を巻線方向に沿って回転させながらねじ込むことで引張バネ５３を固定可能に形成される。

球状部５８は、筒部５７の中心軸を半径とする半球状に形成される。球状部５８は、例えば、透明なアクリル等の素材により構成され、内部には、管Ｚ内を検査するためのカメラ２１４や照明２１３等の撮影手段が収容される。

先端部５４には、当該先端部５４から伸縮部１０の端部部材１３までの長さを拘束する拘束体６１を取り付けるための取付部６０が設けられる。取付部６０は、例えば、引張バネ５３の内周側、かつ軸Ｃから離れた位置に設けると良い。
拘束体６１は、例えば、ワイヤー等の可撓性を有し、非伸縮の紐状のものであればどのようなものであっても良い。

拘束体６１は、一端が先端部５４の取付部６０に固定され、先端部５４に取り付けられた引張バネ５３、連結体５２、引張バネ５１、回転部３０、引張バネ２３の内周を通り、他端が伸縮部１０の進行方向後方に位置する端部部材１３に設けられた取付部２９に他端が固定される。

拘束体６１は、先端部５４及び端部部材１３に固定された状態において、弛みのないように長さを調節して取り付けると良い。例えば、先端部５４の取付部６０から端部部材１３の取付部２９までの直線距離と、固定された拘束体６１の長さが一致するように取り付けると良い。

曲がり部５０は、前述のように、伸縮部１０の後方の端部部材１３と拘束体６１により接続されたことにより、伸縮部１０を伸長させることで先端部５４が拘束体６１により後方に牽引される。拘束体６１は、引張バネ５３の軸Ｃに対して偏心した位置の取付部６０に固定されているため、引張バネ５３の収縮に偏りを生じさせ、牽引側に曲率中心が位置するように湾曲する（図７（ｃ）参照）。

図２に示すように、管路選択制御部７０は、空気給排装置７１と、管路選択制御ユニット７２とを備える。空気給排装置７１は、概略、コンプレッサー７３、給排弁７４、チューブ７５等により構成される。コンプレッサー７３は、圧縮空気を生成し、生成した圧縮空気を所定の圧力に調整し、配管を介して給排弁７４に供給する。

給排弁７４は、チューブ７５を介して伸縮部１０に接続され、コンプレッサー７３から供給された圧縮空気を伸縮部１０に供給、伸縮部１０に供給した圧縮空気を排出可能に構成される。給排弁７４は、例えば、電気的な信号に基づいて動作する電磁弁であって、管路選択制御ユニット７２と電気的に接続され、管路選択制御ユニット７２から入力される信号に基づいて動作する。

管路選択制御ユニット７２は、例えば、演算処理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＡＭやＲＯＭ、入出力手段としてのインターフェースなどのハードウェアを備えるコンピュータであって、記憶手段に記憶させたプログラムを演算処理手段が演算処理することにより、給排弁７４の動作を制御するための信号を出力する。

管路選択制御ユニット７２は、操作盤７７が接続され、操作盤７７における操作に応じて給排弁７４に異なる信号を出力する。操作盤７７には、例えば、回転ボタンと、曲げ調整ダイヤルと、解除ボタンとが設けられる。

図７は、管路選択動作部６の動作を示す図である。
回転ボタンは、曲がり部５０を軸Ｃ周りに回転させるための入力手段であって、管路選択制御ユニット７２を次のように動作させる。
例えば、回転ボタンが１回押下されると、管路選択制御ユニット７２は、伸縮部１０を回転ストローク分、伸長させるだけの空気を流体室Ｓに供給し、その状態を維持するように給排弁７４に信号を出力する。これにより、曲がり部５０は、図７（ａ）に示す状態から図７（ｂ）に示すように、軸Ｃ周りに３０°回転する。

さらに、この状態から回転ボタンが追加で押下されると、管路選択制御ユニット７２は、伸縮部１０を回転ストローク分一度伸縮させるように流体室Ｓから空気を給排し、その状態を維持するように給排弁７４に信号を出力する。これにより、曲がり部５０は、軸Ｃ周りに６０°回転し、回転ボタンの操作開始時から９０°回転することになる。

曲げ調整ダイヤルは、曲がり部５０の湾曲を制御するための入力手段であって、管路選択制御ユニット７２を次のように動作させる。管路選択制御ユニット７２は、回転ボタンが操作されず、曲げ調整ダイヤルが操作された場合、伸縮部１０を回転ストロークよりもさらに伸長させるとともに、曲げ調整ダイヤルの操作量に対応するように、流体室Ｓに空気を供給し、その状態を維持するように給排弁７４に信号を出力する。これにより、曲がり部５０は、軸Ｃ周りに３０°回転した後に、曲げ調整ダイヤルの操作量分、図７（ｃ）に示すように、湾曲する。

また、管路選択制御ユニット７２は、回転ボタンの操作後に、曲げ調整ダイヤルが操作された場合、曲げ調整ダイヤルの操作量に対応するように、流体室Ｓに空気を供給し、その状態を維持するように給排弁７４に信号を出力する。これにより、曲がり部は５０は、回転ボタンの操作により軸Ｃ周りに回転した状態のまま、曲げ調整ダイヤルの操作量分、図７（ｃ）に示すように、湾曲する。

解除ボタンは、回転ボタン及び曲げ調整ダイヤルの操作状態を解除するための入力手段であって、次のように管路選択制御ユニット７２を動作させる。管路選択制御ユニット７２は、解除ボタンが操作されると、伸縮部１０の流体室Ｓから空気を排出するように給排弁７４に信号を出力する。これにより、曲がり部５０は、湾曲状態が開放されるとともに、解除ボタンの操作前の状態から３０°回転して、初期状態に戻る。
なお、管路選択制御部７０の構成は、前述の構成に限定されず、適宜、伸縮部１０の伸縮、回転部３０の回転、曲がり部５０の湾曲を制御できるものであれば良い。

以下、前述の管路選択装置１が取り付けられる推進装置２の一例について説明する。推進装置２は、管Ｚ内に設けられる移動部８と、管Ｚ外に設けられ、移動部８の動作を制御する推進制御部１６０とで構成される。図１に示すように、移動部８は、概略、複数（本例では４つ）の膨縮ユニット８０で構成される。

図８は、膨縮ユニット８０の軸方向断面図である。図９は、外筒８３を半径方向に切断した切断面を誇張して示した図である。
図８に示すように、膨縮ユニット８０は、軸線方向に伸縮可能な筒状の内筒８１の外周に二重管を形成するように筒状の外筒８３を設け、内筒８１及び外筒８３の端部を気密を有するようにフランジ８２；８２を取り付けることにより、内筒８１に外周と外筒８３の内周及びフランジ８２；８２とで囲まれる閉空間としての気室Ｖが形成される。

図９に示すように、外筒８３は、弾性体より形成される円筒状の筒本体８３Ａと、当該筒本体８３Ａの内部において密に内挿された複数の規制繊維８３Ｂとから構成される。規制繊維８３Ｂは、筒本体８３Ａの軸線方向に沿って延長し、外筒８３の軸方向への伸長を拘束する これにより、図８（ａ），（ｂ）に示すように、膨縮ユニット８０は、気室Ｖに空気を供給することにより、半径方向に膨張するとともに軸方向に収縮し、空気を排気することにより、半径方向に収縮するとともに軸方向に伸長する。

フランジ８２；８２には、連結体を介して膨縮ユニット８０同士を連結するための連結部８７が設けられる。連結部８７は、フランジ８２；８２の内周面を円周方向に沿って窪む内周溝８７Ａと、円周方向に沿って所定間隔を空けて端面８２ｂ；８２ｂから内周溝８７Ａに到達するように円弧状に窪む複数の切欠き８７Ｂとにより構成される。

また、一方のフランジ８２には、気室Ｖへの空気の供給、気室Ｖからの空気の排気を制御する弁９０が設けられる。
図８（ａ）に示すように、弁９０は、フランジ８２に一体的に形成される。フランジ８２には、例えば、該フランジ８２の軸線に沿う円筒状の空間として弁室９３と、気室Ｖに供給する空気が流入する流入路９２と、気室Ｖ内に供給された空気を内筒８１の内周空間に放出する放出路９６と、気室Ｖ内に空気が流入出する給排路９５とが形成される。

流入路９２は、一端が弁室９３に開口し、他端に制御部から延長するチューブを挿入可能に外部に向けて開口する。流入路９２の弁室９３の開口部には、平板状の弁体９４が設けられる。弁体９４は、流入路９２に空気が供給されたときには、弁室９３側の開口を開き、流入路９２への空気の供給が停止したときには、弁室９３側の開口を閉鎖するように付勢手段により付勢される。

流入路９２に流入した空気は、弁室９３、及び弁室９３に一端が開口し、他端がフランジ８２の外周に開口する給排路を経て気室Ｖに供給される。気室Ｖに供給された空気は、給排路、弁室９３及び放出路を経て内筒８１の内周側の空間に放出される。

図１０は、膨縮ユニット８０を連結する連結体の斜視図である。膨縮ユニット８０は、例えば、連結体１０５により連結される。連結体１０５は、円筒体例えば樹脂や硬質のゴムにより構成された円筒体からなり、両端側の外周に、フランジ８２；８２の内周に形成された複数の切欠き８７Ｂに対応する複数の係合片１０６が設けられる。係合片１０６は、連結体１０５の円周方向に沿って所定長さの円弧状に延在するように外周面に突設される。連結体１０５は、係合片１０６を連結部８７の切欠き８７Ｂに一致させて押し込み、内周溝８７Ａに沿って回転させることで、膨縮ユニット８０同士を連結する。
なお、各膨縮ユニット８０は、弁９０を有するフランジ８２が後側に位置するように連結体１０５により連結され、移動部８を構成する（図１参照）。

図１に示すように、推進制御部１６０は、概略、膨縮ユニット８０に供給するための圧縮空気を生成する圧縮空気生成部と、圧縮空気生成部により生成された圧縮空気を各膨縮ユニット８０に個別に分配する分配部１６２とで構成される。

圧縮空気生成部は、例えば、前述の空気給排装置７１を構成するコンプレッサー７３を利用することができ、コンプレッサー７３により所定圧力に調圧された空気を分配部１６２に供給する。

分配部１６２は、例えば複数の電磁弁１６６で構成され、推進部を構成する膨縮ユニット８０の数量分の電磁弁１６６を備える。各電磁弁１６６には、レギュレータから延長する分配管が接続され、調圧された圧縮空気が流入可能に構成される。また、各電磁弁１６６は、個別に膨縮ユニット８０とチューブ１６７を介して接続され、流入した圧縮空気をチューブ１６７を介して供給可能に構成される。つまり、電磁弁１６６と膨縮ユニット８０が一対一の関係にある。

電磁弁１６６は、推進制御ユニット１６５と電気的に接続され、推進制御ユニット１６５から入力される信号に基づいて、各膨縮ユニット８０への圧縮空気の供給及び供給の停止が制御される。

推進制御ユニット１６５は、各膨縮ユニット８０に圧縮空気を供給するタイミング及び供給時間を制御することにより、蠕動運動を模した動作を推進部に行わせることで、管内における推進力が得られる。

推進制御ユニット１６５は、各電磁弁１６６と個別に電気的に接続される。推進制御ユニット１６５は、演算処理手段としてのＣＰＵ、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶手段、入出力ポート等の入出力手段などのハードウェアを備えるコンピュータであって、ＲＯＭに記憶させたプログラムをＣＰＵで演算処理することでプログラムに書かれた制御信号を図示しない出力ポートから電磁弁１６６に個別に信号を出力する。

推進制御ユニット１６５から電磁弁１６６に出力される信号には、収縮信号、収縮維持信号が出力され、各信号に基づいて電磁弁１６６の動作を制御する。収縮信号は、外筒８３の外周面が管Ｚの内壁面に到達するまで気室Ｖに圧縮空気を供給する信号である。また、収縮維持信号は、管Ｚの内壁面に到達した外筒８３がその状態を維持する信号である。

撮影装置２００は、管Ｚ内の状態を撮影する撮影部２１１と、撮影部２１１を制御する撮影制御部２１２とで構成される。撮影部２１１は、例えば、管Ｚ内に光（照明）を照射する照明２１３及び管Ｚ内を撮影するカメラ２１４等で構成され、前述の球状部に収容され、例えば、光の照射方向及び撮影方向を前方に向けて配置される。カメラ２１４は、例えば、動画を撮影できるものが好ましい。カメラ２１４及び照明２１３は、可撓性を有するケーブル２１６により撮影制御部２１２と接続され、カメラ２１４が撮影した管Ｚ内の画像を画像データとして後述の撮影制御部２１２に出力される。

撮影制御部２１２は、ケーブル２１６を介してカメラ２１４及び照明２１３に電力を供給するとともに、カメラ２１４から出力された画像データをモニター等の表示装置２１７に出力する。なお、表示装置２１７に加えてハードディスクや不揮発性の半導体メモリ等の記憶手段を接続し、記憶手段に記憶しながら表示装置２１７に表示するようにしても良い。

図１１は、分岐部Ｚｚにおける検査装置４の動作を示す図である。同図に示すように、検査装置４は、推進装置２の移動部８の推進力により管Ｚ内を移動し、管Ｚが丁字状の分岐部Ｚｚに達したことを表示装置２１７により視認したときに、例えば、管Ｚａに向けて進行したい場合には、管路選択装置１を動作させ、曲がり部５０を管Ｚａに向けて湾曲させれば良い。
また、管Ｚｂに進行したい場合には、拘束体６１が軸Ｃよりも管Ｚｂ側に来るように、回転部３０により曲がり部５０を回転させた後に、管Ｚｂに向けて曲がり部５０を湾曲させれば良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、管Ｚに分岐部Ｚｚがあった場合でも、管路選択装置１の曲がり部５０を進行したい管Ｚａ（Ｚｂ）に向けて曲げることにより、検査装置４の進行方向を積極的に設定することができる。

なお、上記実施形態では、伸縮部１０と回転部３０とを引張バネ２３及び引張バネ２５により連結するものとして説明したが、これに限定されない。例えば、可撓性や伸縮性のない樹脂や金属などを素材とするパイプ等であっても良い。好ましくは、管Ｚ内における分岐部を円滑に通過することを考慮した場合、弾性を有する素材が好ましい。

また、上述の実施形態では、伸縮部１０は、流体の圧力により伸縮するものとして説明したが、これに限定されず、適宜変更しても良い。伸縮部１０は、例えば、電気的なエネルギーにより駆動するモーター等を利用し、前述の引張バネ２３及び引張バネ２５の伸縮に相対的な差を与え、回転部３０を前述のように動作させるように構成しても良い。

１ 管路選択装置、２ 推進装置、４ 検査装置、８ 移動部、
１０ 伸縮部、１１ 内筒、１２ 外筒、１３ 端部部材、
１５；２３；２５；５１；５３ 引張バネ、
３０ 回転部、３１ 基体、３２ 回転子、３３ 制御子、３５ ベアリング、
４０ カム歯、４０Ａ 前方歯面、４０Ｂ 後方歯面、
４０ｍ 辺、４０Ｔ 頂部、
４６ カム受歯、４６Ａ 前方カム受歯、４６Ｂ 後方カム受歯、
４６Ｔ 頂部、４６Ｖ カム谷、４７ 歯面、４８ 延長面、
５０ 曲がり部、５４ 先端部、６１ 拘束体、
７０ 管路選択制御部、７１ 空気給排装置、７２ 管路選択制御ユニット、
７３ コンプレッサー、７４ 給排弁、７５ チューブ、７７ 操作盤、
８０ 膨縮ユニット、８１ 内筒、８２ フランジ、８３ 外筒（弾性膨張体）、
８２Ａ 筒本体、８２Ｂ 規制繊維、８７ 連結部、９０ 弁、
９２ 流入路、９４ 弁体、９５ 給排路、９６ 放出路、
１０５ 連結体、１０６ 係合片、
１６０ 推進制御部、１６２ 分配部、１６５ 推進制御ユニット、
１６６ 電磁弁、
２００ 撮影装置、２１１ 撮影部、２１２ 撮影制御部、２１３ 照明、
２１４ カメラ、２１６ ケーブル、２１７ 表示装置、
Ｃ 軸、Ｌ 長さ、Ｓ 液体室、Ｖ 気室、Ｚ；Ｚａ；Ｚｂ 管。

Claims (2)

1. 管壁に沿って移動する推進装置の先頭に設けられ、管の分岐部において前記推進装置の進行方向を選択する管路選択装置であって、
   収縮状態から一方向に伸長する伸縮部と、
   前記伸縮部の伸長時及び収縮時に、前記伸縮方向を軸とし、当該軸周りを一方向に回転する回転部と、
   前記回転部に取り付けられ、前記伸縮部の伸長による前記回転部の回転後、前記伸縮部の更なる伸長により、前記伸縮方向に延長した状態から一方向に曲がる曲がり部と、
   を備えた管路選択装置。
2. 前記伸縮部は、流体の圧力に応じて伸縮することを特徴とする請求項１に記載の管路選択装置。

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