JPH01213512A - 角度検出方法並びに装置及び該検出装置を用いた作業装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は基準線に対し角変位する機体に設けた回動部材
の基＄線に対する角度を検出するための角度検出方法並
びに装置及び該検出装置を用いた作業装置に関するもの
である。

〈従来の技術〉 従来より基準線に対して角変位する部材の変位角を例え
ばロータリーエンコーダ或いはポテンショメータ等を用
いて検出する技術が良く知られている。前記技術はロー
タリーエンコーダ或いはポテンショメータを変位部材の
角速度と同一の角速度で駆動し、このとき発生するパル
スを積算し、或いは電圧を測定することによって角度を
検出するものである。

また、ガス管や上水道管或いは下水道管等の管路内を探
査したり、内部補修を行うための作業装置は、前記管路
内を長手方向に移動することが出来る台車上にテレビカ
メラや各種センサー等の探査手段、或いは管路内を補修
するための補修工具等を搭載して構成されている。特に
前記探査手段及び補修工具等は管の円周方向に回動自在
に構成されるのが一般的である。

前記の如く構成した作業装置によって管路的作業を実施
する場合、前記探査手段酸いは補修工具を管の円周方向
に回動すると、作業装置の重心の位置が変化することに
より台車が管内壁に沿って移動し、作業装置に傾斜が発
生して作業の実施に不具合を生じることがあった。

上記不具合の発生を防止するために、実開昭５６−１５
８５９０号公報に示されるように走行基台に揺動自在な
本体を設け、この本体の重心を管軸からずらすと共に、
該本体に作業機器を装着する技術や、実公昭６１−３５
３７０号公報に示されるように台車ノ重心を管軸より低
く設定すると共に、接地部分ニホー、、キャスターを用
いて台車を水平状態に維持し得るようにした技術等が提
案されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし上記技術に於ける本体或いは台車であっても、こ
れ等の本体或いは台車が完全に水平であることに対する
信頼性は乏しいものである。

上記技術は枝管を有する管にプラスチックライニングを
施して補修し、該管路内の枝管位置の検出及び穿孔を行
う際に、テレビカメラ等を搭載した台車を管路の長手方
向に移動し、モニタテレビによって枝管位置を発見し、
続いて該位置に穿孔ヘッド等を対向させて穿孔作業を行
うものである。

しかし上記技術にあっては枝管位置の検出はモニタテレ
ビを通して行うものであり、常に監視人を必要とするも
のである。

また上記枝管位置の検出作業を無人化するために、例え
ば近接スイッチ等を用い、枝管位置を検出した場合にそ
の位置を管路の端部からの距離と台車を基準とした円周
方向の角度で示そうとした場合、前記台車が完全に水平
状態を維持しているということが出来ず、従って得られ
た角度データは信頼性の乏しいものであった。

本発明の目的は機体に設けた回動部材の角度を機体の傾
き角度に関わらず基準線から検出することが可能な角度
検出方法と検出装置を提供し、合わせてこの角度検出装
置を用いた作業装置を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段〉 上記課題を解決し本発明の目的を達成するために、基準
線に対し角変位可能な機体に設けた回動部材の前記基準
線に対する角度を検出するための角度検出方法は、前記
基準線に対する機体の角変位を該変位角に応じた電圧に
変換し、且つ前記機体に対する回動部材の角変位を該変
位角に応じた電圧に変換すると共に前記両型圧を合成し
、該合成電圧により前記基準線に対する回動部材の角度
を検出するものである。

そして基準線に対し角変位可能な機体に設けた回動部材
の前記基準線に対する角度を検出するための角度検出装
置は、前記機体に設けられ且つ直列に結線された複数の
電圧変換手段と、前記電圧変換手段の一つと連結された
基準線検出手段と、前記電圧変換手段の一つと連結され
た回動部材とにより構成するものである。

また前記角度検出装置に於いて、電圧変換手段が単位長
さ当たりの抵抗値が一定である抵抗体を円状に形成した
円状抵抗体と、該円状抵抗体に接触する回動自在な摺動
子と、前記円状抵抗体に定電流を印加するための電源と
により構成するものであることが好ましい。

更に、前記角度検出装置に於いて、基準線が鉛直線であ
り、基準線検出手段が機体に設けられた回動自在な回動
輪と、前記回動軸に固着された重錘とにより構成するも
のであることが好ましい。

そして作業装置は、管路内を線管の長手方向に移動可能
に構成された機体と、前記機体に設けられ且つ管の円周
方向に回動される作業手段と、前記作業手段を管の円周
方向に駆動するための駆動手段と、前記作業手段の円周
方向への移動に伴って駆動される第１の電圧変換手段と
、前記機体に回動自在に設けられ且つ重りを固着された
軸と、前記軸に駆動され且つ前記第１の電圧変換手段と
直列に結線される第２の電圧変換手段とにより構成する
ものである。

また前記作業装置に於いて、作業手段が管路内を探査す
るための探査手段または管を加工するための加工手段で
あることを特徴とするものである。

く作用〉 上記手段によれば、基準線に対し角変位可能な機体に設
けた回動部材の前記基準線に対する変位角を容易に求め
ることが出来る。即ち、基準線に対する機体の角変位を
該変位角に応じた電圧に変換し、且つ機体に対する回動
部材の角変位を該変位角に応じた電圧に変換すると共に
、両電圧を合成することによって基準線に対する回動部
材の角度を検出することが可能である。

また機体に設けた複数の電圧変換手段を直列に結線する
と共に、この電圧変換手段の一つと基準線検出手段とを
連結し、且つ前記電圧変換手段の他の一つと回動部材と
を連結することによって、基準線に対する機体の変位角
に応じた電圧と機体に対する回動部材の変位角に応した
電圧とを合成することが出来る。

また前記電圧変換手段を単位長さ当たりの抵抗値が一定
である抵抗体を円状に形成した円状抵抗体として形成し
、該円状抵抗体に接触する摺動子を前記基準線検出手段
或いは回動部材によって駆動すると共に、前記円状抵抗
体に定電流を印加すれば、前記摺動子の回動攪即ち変位
角を電圧に変換することが出来る。

また基準線を鉛直線とすれば、基準線検出手段は機体に
回動自在に設けた回動輪に重錘を固着することによって
、該重錘が常に鉛直線上にあることから、基準線検出手
段として構成することが出来る。

更に、管路内を線管の長手方向に移動可能な機体に、駆
動手段により管の円周方向に駆動される作業手段と、回
動自在に設けられ且つ重錘を固着された軸とを設けると
共に、前記作業手段の円周方向への移動に伴って駆動さ
れる第１の電圧変換手段と、前記軸に駆動され且つ前記
第１の電圧変換手段と直列に結線される第２の電圧変換
手段とを設けることによって、機体が管路内に於いてど
のように傾いていても前記作業手段の基４！線に対する
角度を検出することが出来る。

また前記作業手段を管路内を探査するための探査手段、
或いは管を加工するための加工手段とすることによって
、鉛直線を基準線とした探査或いは加工を行うことが出
来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用した角度検出装置と、該角度検出装
置を用いた作業装置の一実施例を図により説明する。

第１図及び第２図は角度の検出原理を示す説明図、第３
図は角度検出装置の配線図、第４図（＾）。

（Ｂ）は作業装置の説明図である。

先ず第４図により作業装置について説明すると、機体１
は図に示すように枝管Ａを有するガス管。

上水道管或いは下水道管等の管Ｂの内部をプラスチ０．
り管Ｃによって補修した管路内に配置されている。管路
内に配置された機体ｌは走行モーター２により車輪３を
駆動することによって矢印り方向に移動可能に構成され
ている。この機体ｌは管路内を移動する際に、後述する
回動部材の回動による重心の変化により、或いは管路内
の障害物等により同図（Ｂ）に示すように鉛直方向に対
し任意の角度で傾斜することがある。

前記機体１には回動部材となる作業工具４を管Ｃの円周
方向へ回動するための駆動手段となるモーター５が設け
られている。このモーター５は電動モーター、エアモー
ター或いは油圧モーター等の駆動源を適宜選択的に用い
ることが可能である。

また前記作業工具４は作業目的に応じて例えば枝管Ａの
位置を検出するための検出センサー、或いはプラスチッ
ク管Ｃを穿孔するためのカッター等が用いられる。特に
作業工具４として検出センサーを用いて枝管Ａの管口を
閉鎖するためのシール材１６を検出する場合には、機体
ｌを管路内に移動しつつ該検出センサーを管の円周方向
に回動して検出作業を行うため、機体１の重心は常に変
化するものであり、この重心の変化によって機体ｌは管
の内壁に沿って円周方向に移動し、傾斜を発生するもの
である。

また第１の電圧変換手段となる電位差計６は機体ｌに固
着され、作業工具４の回転軸７に直結成いは前記回転軸
７の回転を図示しないギヤトレインまたは歯付ベルト等
の伝導機構を介して前記作業手段４と同一の角速度で駆
動されることによって、機体ｌに対する作業工具４の変
位角に応じた電圧を発生するものである。

また第２の電圧変換手段となる電位差計８は機体ｌに固
着されると共に、前記電位差計６と直列に結線されてい
る０重錘９は機体ｌに設けた軸受１０に回動自在に支承
された軸１１に固着されることにより、この重錘９は常
に鉛直方向を指すことが可能に構成されている。そして
前記軸１１と電位差計８とを直接、或いは図示しないギ
ヤトレインまたは歯付ベルト等を介して連結することに
よって、電位差計８は機体ｌの重錘９が指す方向、即ち
鉛直方向に対する変位角に応じた電圧を発生するもので
ある。

尚、１２は電位差計６．８に定電流を印加するための電
源１３及びバイアス電［１４等を収容するための制御盤
である。

次に第１図乃至第３図により基準線に対する作業手段４
の角度を検出する方法及び装置について詳説する。

先ず、電位差計６．８は単位長さ当たりの抵抗値が一定
である抵抗体を円状に形成した円状抵抗体６ａ、８ａと
、該円状抵抗体６ａ、８ａと接触する摺動子６ｂ、８ｂ
とにより構成されている。

従って、この円状抵抗体６ａ、８ａは単位角度当たりの
抵抗値「が一定となるものである。

また摺動子６ｂ、Ｂｂが前記円状抵抗体６ａ。

８ａに接触しつつ回転する場合、この円状抵抗体６ａ、
８ａの端面接合部６ｆ、８ｆに於いて不連続点が発生す
ることの無いように構成することが好ましい。本実施例
では前記円状抵抗体６ａ、８ａ夫々の全抵抗値Ｒが２に
Ωとして設定されている。

また電位差計６の端子６ｄと電位差計８の端子８Ｃとが
電気的に結線されており、且つ端子６Ｃと端子８ｄとに
電ｓ１３によって定電流ｉが印加されている。また電位
差計６の摺動子６ｂの端子６ｅと電位差計８の摺動子８
ｂの端子８ｅにはバイアス電源１４により一１／２Ｒｉ
のバイアス電圧が印加されている。

そして前記端子６ｅ、８ａ間の電圧を電圧計１５により
計測することによって、摺動子６ｂ、８ｂ間の電圧を測
定し、この測定電圧によって摺動子６ｂと摺動子８ｂと
の角度、即ち作業工具４と鉛直線との角度を検出するも
のである。

前記電位差計６．８は互いに位相を１８０度ずらすと共
に、作業工具４の回動面に対し平行に且つ円状抵抗体６
ａの端子６ｃ、６ｄが機体ｌの垂直方向に対し下方に位
置するように機体ｌに固着されている。従って、電位差
計８の端子８ｃ、８ｄは機体１の垂直方向に対し上方に
位置するように機体ｌに固着されている。これは前述し
たように、円状抵抗体６ａ、８ａの端面接合部６ｆ、８
ｆに於いて不連続点が発生することの無いように構成す
ることが好ましいがこれは比較的困難であり、従って端
面接合部６ｆ、８ｆを使用頻度の低い位置に設定するた
めに上記の如く構成するものである。

また前述したように摺動子６ｂは作業工具４の回転軸７
に連結されると共に、摺動子８ｂは軸１１に連結されて
夫々駆動されるように構成されることによって、前記摺
動子６ｂは作業工具４と平行状態を維持し得ると共に、
同一角速度で駆動され、且つ摺動子８ｂは重錘９の措す
方向と一致し得るように作業されている。

次に第２図（＾）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は上記の如
く構成された角度検出装置による角度検出原理の説明図
である。同図（＾）は機体１が水平状態よりも図に於い
て左方向に角度β傾いた場合を示し、同図（Ｂ）は機体
ｌが水平状態である場合を示し、同図（Ｃ）は機体１が
水平状態から図における右方向に角度βだけ傾いた場合
を示している。

図に於いてθは作業工具４の鉛直線に対する角度を示す
符号であり、αは作業工具４の機体ｌに対する回動角度
を示す符号であり、βは機体ｌの水平線に対する傾斜角
度を示す符号であり、このβは機体ｌの垂直線と鉛直線
とのなす角と等しい角度である。従って、作業工具４の
鉛直線に対する角度θはθ＝α＋βとなる。

また電位差計６．８の円状抵抗体６ａ、８ａは前述の如
く、単位角度角たりの抵抗値ｒが一定値となるものであ
る。従って角度αに対応する電圧ｖ１はＶ、＝αｒｉと
なる。

また電位差計６．８の端子５ｅ、３ａ間には前述の如く
バイアス電圧ｅ　＝　　１／２Ｒｉが印加されている。

前記バイアス電圧を印加することにより機体１が水平状
態にあり電位差計８が１／２Ｒｉの電圧を示すときに、
この電圧を打ち消して零の電圧を発生するように構成さ
れるものである。

従って、機体ｌが角度βの傾斜を存する場合、電位差計
８の端子８Ｃから摺動子８ｂと円状抵抗体８ａとの接触
点８ｇまでの間で発生する電圧はＶｚ　＝　１／ＺＲｉ
十βｒｉ−１／２Ｒｉとなり、βは第４図（＾）に示す
場合には負の値を示し、同図（Ｃ）に示す場合には正の
値を示すものである。

このようにして電位差計６．８によって得られた電圧ｖ
１と■２の合成電圧Ｖは Ｖ＝Ｖ、＋Ｖ。

＝ｃｒｒ　ｉ　＋　１／２Ｒｉ＋βｒ　ｉ　　　１／２
Ｒ１＝＝（α＋β）ｒｉ＝θｒｉ となり、第３図に示すように構成された電圧計１５によ
り端子６ｅ、８ａ間の電圧Ｖを計測すれば、該電圧Ｖは
上式から角度θに比例した値となり、従って電圧■は鉛
直線と機体ｌとの角度に無関係に作業工具４と鉛直線と
の角度を示すこととなる。

前述の実施例に於いて、機体１は走行モーター２により
車輪３を駆動して管路内を走行し得るように構成したが
、例えば機体１０前後にワイヤ或いはチェノ等を固着し
、該ワイヤ等を管路の外部に設けたウィンチ等により巻
き上げることによって、管路内を矢印り方向に移動する
ことも可能である。

前述の実施例に於いて、基準線を鉛直線としたが、機体
ｌの外部例えば管内壁に予め基準線を設け、該基準線を
非接触センサーにより検出し、機体１が傾斜を発生した
場合には前記センサーが常に基準線を検出するようにセ
ンサーを回動させると共に、電位差計８の摺動子８ｂを
回動し得るようにすれば鉛直線以外の基準線を用いて、
該基準線と作業工Ｒ４との角度を検出することが可能で
ある。また管路にレールを敷設して該レールをクランプ
機構によりクランプしてもこのレールを基準線として用
いることが可能である。

前述の実施例に於いて、電位差計６，８の位相を１８０
度ずらして機体ｌに設けたが、これは前記角度に限定さ
れるものでは無く、他の角度で設けることが可能であり
、更には同一位相で設けることも可能である。この場合
にずらした位相量に応じてバイアス電圧を設定する必要
があることは当然である。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明に於ける角度検出は
基準線と機体との角変位を該変位角に応じた電圧に変換
し、且つ機体と回動部材との角変位を該変位角に応じた
電圧に変換すると共に、両変換電圧を合成した合成電圧
により基準線と回動部材との角度を検出するように構成
したので、回動部材の基準線に対する変位角を基準線に
対する機体の変位角の量に関わらず速やかに、且つ正確
に検出することが出来る。

また機体に設けた複数の電圧変換手段を直列に結線する
と共に、この電圧変換手段の一つと基準線検出手段とを
連結し、且つ前記電圧変換手段の他の一つと回動部材と
を連結したので、基準線に対する機体の変位角に応じた
電圧と機体に対する回動部材の変位角に応じた電圧とを
速やかに、且つ正確に合成することが出来る。

また電圧変換手段を単位長さ当たりの抵抗値が一定であ
る抵抗体を円状に形成した円状抵抗体として形成したの
で、単位角変角たりの抵抗値を一定な値とすることが出
来、また円状抵抗体に接触する摺動子を前記基準線検出
手段或いは回動部材によって駆動すると共に、前記円状
抵抗体に定電流を印加するように構成したので、前記摺
動子の回動量即ち変位角を電圧に変換することが出来る
。

また基準線を鉛直線とした場合、基準線検出手段は機体
に回動自在に設けた回動軸に重錘を固着して構成したの
で、該重錘が常に鉛直線上にあり、これにより該重錘を
基準線検出手段することが出来る。

更に作業装置は、管路内を鎖管の長平方向に移動可能な
機体に、駆動手段により管の円周方向に駆動される作業
手段と、回動自在に設けられ且つ重錘を固着された軸と
を設けると共に、前記作業手段の円周方向への移動に伴
って駆動される第１の電圧変換手段と、前記軸に駆動さ
れ且つ前記第１の電圧変換手段と直列に結線される第２
の電圧変換手段とにより構成したので、機体が管路内に
於いてどのように傾いていても前記作業手段の基準線に
対する角度を検出することが出来る。

また前記作業手段を管路内を探査するための探査手段、
或いは管を加工するための加工手段とすることによって
、鉛直線を基準線とした探査或いは加工を行うことが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は角
度検出原理の説明図、第３図は電圧計の配線図、第４図
（八）。 （Ｂ）は作業装置の説明図である。 Ａは枝管、Ｂは管、Ｃはプラスチック管、１は機体、２
は走行モーター、３は車輪、４は作業工具、５は駆動手
段、６，８は電位差計、６ａ、８ａは円状抵抗体、６ｂ
、８ｂは摺動子、６ｃ〜６ｅ、８ｃ　〜８ｅは端子、７
は軸、９は重錘、１１は軸、１３は電源、１４はバイア
ス電源、１５は電圧計である。 出願人　　株式会社　イセキ開発工機 代理人　　弁理士　　中　川　周　吉

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準線に対し角変位可能な機体に設けた回動部材
   の前記基準線に対する角度を検出するための角度検出方
   法であって、前記基準線に対する機体の角変位を該変位
   角に応じた電圧に変換し、且つ前記機体に対する回動部
   材の角変位を該変位角に応じた電圧に変換すると共に前
   記変換電圧を合成し、該合成電圧により前記基準線に対
   する回動部材の角度を検出することを特徴とした角度検
   出方法。
2. （２）基準線に対し角変位可能な機体に設けた回動部材
   の前記基準線に対する角度を検出するための角度検出装
   置であって、前記機体に設けられ且つ直列に結線された
   複数の電圧変換手段と、前記電圧変換手段の一つと連結
   された基準線検出手段と、前記電圧変換手段の一つと連
   結された回動部材とにより構成することを特徴とした角
   度検出装置。
3. （３）電圧変換手段が単位長さ当たりの抵抗値が一定で
   ある抵抗体を円状に形成した円状抵抗体と、該円状抵抗
   体に接触する回動自在な摺動子と、前記円状抵抗体に定
   電流を印加するための電源とにより構成することを特徴
   とした請求項２記載の角度検出装置。
4. （４）基準線が鉛直線であり、基準線検出手段が機体に
   設けられた回動自在な回動軸と、前記回動軸に固着され
   た重錘とにより構成することを特徴とした請求項２又は
   ３記載の角度検出装置。
5. （５）管路内を該管の長手方向に移動可能に構成された
   機体と、前記機体に設けられ且つ管の円周方向に回動さ
   れる作業手段と、前記作業手段を管の円周方向に駆動す
   るための駆動手段と、前記作業手段の円周方向への移動
   に伴って駆動される第１の電圧変換手段と、前記機体に
   回動自在に設けられ且つ重錘を固着された軸と、前記軸
   に駆動され且つ前記第１の電圧変換手段と直列に結線さ
   れる第２の電圧変換手段とにより構成することを特徴と
   した作業装置。
6. （６）作業手段が管路内を探査するための探査手段であ
   ることを特徴とする請求項５記載の作業装置。
7. （７）作業手段が管を加工するための加工手段であるこ
   とを特徴とする請求項５記載の作業装置。