JPH01213556A

JPH01213556A - 管内自走装置

Info

Publication number: JPH01213556A
Application number: JP63039302A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamamoto; 勉山本; Yasuhiro Ueda; 康弘植田; Hideyuki Adachi; 英之安達; Shuichi Takayama; 修一高山; Hiroki Hibino; 浩樹日比野; Yoshio Shishido; 宍戸　芳雄; Hirobumi Miyanaga; 宮永　博文; Seiji Yamaguchi; 山口　征治; Noriyasu Aoki; 義安青木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1989-08-28

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、工業用配管等の管の内部を走行する管内自走
装置に関する。

〔従来の技術〕

生体管路あるいは工業用配管内の検査時に用いる管内自
走装置として、従来、例えば「特公昭５１−１５６７８
号公報」に見られるように、管内に挿入される内視鏡挿
入部の外周部分に弾性体からなる蛇腹管を設け、この蛇
腹管の両端部に径方向に膨張する一対のバルーンを設け
たものが知られている。

この管内自走装置は、進行方向後側のバルーンを膨張さ
せて、その外周面を管内に押付け、この状態で蛇腹管内
に加圧流体を供給すると、蛇腹管が軸方向に伸長し、内
視鏡挿入部が進行方向前方側のバルーンと共に一定スト
ローク前進される。

次に、この進行方向前方側のバルーンを膨張させて管の
内面に押、付けた後、後方側のバルーンを収縮させ、こ
の状態で蛇腹管内の流体を排出させると、蛇腹管が元の
形状にまで収縮し、上記後方側のバルーンが引寄せられ
る。したがって、このように前後のバルーンおよび蛇腹
管の膨張、収縮を所定のタイミングで繰り返して、嬬動
運動させることにより、装置全体を自走させるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、この従来の管内自走装置は、前後のバルーン
および蛇腹管を所定のタイミングで順次加圧していくこ
とにより、始めて装置全体が一定ストローク移動するの
で、−動作毎に三つの箇所を加圧しなくてはならなかっ
た。このため、管内での自走速度が遅くなるとともに、
流体の供給および排出タイミングを制御する複雑な制御
系を必要とし、操作に手間を要したりコスト高となると
いった不具合がある。

しかも、この管内自走装置を自走させるためには、バル
ーンを膨張させて、その外周面を管内面に押付ける必要
があることから、この際、挿入しようとする管の内径と
、膨張時のバルーンの外径とがうまく適合しないと、円
滑な走行動作が妨げられることがあり得る。このため、
自走装置を挿入し得る管の内径がバルーンの大きさによ
って略決まってしまうから、管径に対する挿入の自由度
が乏しく、この点においても改善の余地があった。

したがって、本発明は、管内での自走速度が速く、しか
も、自走のための複雑な制御系が不要で、構造の簡略化
を図れるとともに、管に対する挿入の自由度が増す管内
自走装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明に係る管内自走装置は、管内に挿入され
、流体の供給および排出に応じて軸方向に伸縮する筒状
の弾性体からなるアクチュエータと、このアクチュエー
タの軸方向両端側に夫々設けられ、上記管の内面に向っ
て延びるとともに、この管の内面に対して接離可能な複
数のアームを何した一対の走行ガイド部と、この走行ガ
イド部のアームの先端部を、上記管の内面に押圧付勢す
る付勢手段とを備え、上記アームの先端部と管の内面と
の間に生じる接触抵抗を、上記アクチュエータの伸縮方
向に沿う一方側と他方側とで変化させたことを特徴とし
ている。

〔作用〕

このような構成において、管内に挿入された自走装置を
自走させるに当たっては、まず１アクチユエータを収縮
させ、進行方向後側の走行ガイド部を引寄せる。この際
、進行方向前側の走行ガイド部は、アクチュエータの収
縮に伴って逆に後向きの力を受けることになるが、走行
ガイド部のアームと管内面との間に生じる接触抵抗を、
アクチュエータの伸縮方向に沿う一方側と他方側とで変
化させる、つまりアームが進行方向に移動した際に生じ
る接触抵抗よりも、進行方向とは逆向きに移動した際の
接触抵抗の方が大きくなるように設定すれば、上記のよ
うに前側の走行ガイド部が後方に移動しようとしても、
そのアームと管内面との接触部分には大きな接触抵抗が
生じ、この前側の走行ガイド部の移動が阻止される。

一方、後側の走行ガイド部には、進行方向に沿う前向き
の力が加わるので、アームと管内面との接触抵抗は小さ
く抑えられることになり、この結果、後側の走行ガイド
部は前側の走行ガイド部を支持点として、アクチュエー
タの収縮量に応じたストローク分だけ引寄せられること
になる。

次に、アクチュエータを伸長させると、後側の走行ガイ
ド部は後向きの力を受け、また、前側の走行ガイド部は
前向きの力を受けることになる。

この場合においても、アームと管内面との接触抵抗は上
述の如く設定されているので、後側の走行ガイド部のア
ームと管内面との接触部分には大きな接触抵抗が生じ、
この後側の走行ガイド部の移動が阻止される。これに対
し、前側の走行ガイド部のアームと管内面との接触抵抗
は逆に小さくなるから、今度は前側の走行ガイド部が後
側の走行ガイド部を支持点として、アクチュエータの伸
長量に応じたストローク分だけ押し出されることになり
、装置全体が一定ストローク移動する。

したがって、このアクチュエータへの流体の供給および
排出を繰り返し行なうことで、装置全体が嬬動運動し、
管内を自走していくことになる。

このように上記構成によれば、単に一つのアクチュエー
タを伸縮させるだけの動作で、装置全体を自走させるこ
とができるので、従来に比べて管内での自走速度を速く
することができる。それとともに、流体を供給および排
出する箇所が単一のアクチュエータのみとなるから、流
体の供給および排出タイミングは一定で良く、このタイ
ミングを決める複雑な制御系は一切不要となる。

また、推進源となるアクチュエータを管内に支持するア
ームは、管内面に対し接離可能に押圧付勢されているか
ら、従来のバルーンに比べて管の内面に対する追従性が
良好となり、管の内径変化に対しても容易に対処するこ
とができる。

〔実施例〕

以下本発明の第１実施例を、第１図および第２図にもと
づいて説明する。

第１図中符号１は可撓性のケーブルであり、このケーブ
ル１は例えば工業用配管等の管路２内に挿入される。ケ
ーブルｌの挿入先端部には、直視形のＴＶ右カメラが取
付けられており、このＴＶ右カメラの先端面には、観察
用レンズ４や撮像素子５を始めとして、複数の照明ラン
プ６が組み込まれている。

なお、照明ランプ６や撮像素子５からの配線類７は、ケ
ーブル１内を通じて図示しない光源装置や画像処理回路
に接続されている。

ところで、ケーブル１の挿入先端部には、管路２内を走
行する自走ユニット８が取付けられている。この自走ユ
ニット８の前後に離間した両端部には、前側走行ガイド
部９と後側走行ガイド部１０が設けられている。走行ガ
イド部９．ｌＯは夫々略筒状をなした本体部１１．１２
を備えており、これら本体部１１．１２の軸線上にはケ
ーブルｌが挿通される挿通孔ｔａ、　１４が設けられて
いる。そして、前側走行ガイド部９の挿通孔１３の先端
開口部側にＴＶ右カメラが嵌合されており、このＴＶ右
カメラは止めねじ１５を介して本体部１１に保持されて
いる。

また、前側走行ガイド部９と後側走行ガイド部ＩＯは、
円筒状の剛性チューブ１６によって連結されている。こ
の連結構造について説明を加えると、剛性チューブ１Ｇ
の前端開口部には接続管１丁が取付けられており、この
接続管１７は剛性チューブ１６の前端部と共に本体部１
１の挿通孔１３に嵌合され、止めねじ１８によって抜は
止め固定されている。剛性チューブ１Ｂの後端開口部に
は摺動管１９が取付けられており、この摺動管１９は剛
性チューブ１６の後端部と共に本体部１２の挿通孔１４
内に摺動可能に嵌合されている。したがって、前側走行
ガイド部９との剛性チューブ１６の内側をケーブルｌが
挿通されている。

さらに、前側走行ガイド部９と後側走行ガイド部１０と
の間には、自走用の推進力を得るための筒状をなすゴム
アクチュエータ２０が架設されている。

ゴムアクチュエータ２０は軸方向に沿って弾性的に伸縮
可能なゴムチューブ２１を備えており、このゴムチュー
ブ２１は延びた状態では全長に亙り等径な円筒形をなし
ている。ゴムチューブ２１の両端開口部は、夫々本体部
１１．１２の端面に突設した小径な筒状部１１ａ　、　
１２ａの外周に被嵌されており、この波底部分の外周は
締付はリング２２によって締付は固定されている。そし
て、このゴムチューブ２１は剛性チューブ１Ｂの外周囲
を同軸状に覆っており、これらゴムチューブ２１と剛性
チューブ１Ｂとの間には、外方とは気密に区画された気
密室２３が構成されている。この気密室２３内には送気
チューブ２４が導入されている。送気チューブ２４は剛
性チューブ１８を貫通してケーブル１内に導入されると
ともに、このケーブルｌ内を通って図示しないエアポン
プ等の加圧手段に通じており、この送気チューブ２４を
介して気密室２３への圧縮空気（流体）の供給お　　。

よび排出が行なわれる。

また、ゴムチューブ２１の外側にはコイルばね２５が設
けられている。このコイルばね２５は上記締付はリング
２２と一体をなすばね座２Ｂの間に介装されており、上
記ゴムチューブ２１を延び切り方向に付勢している。そ
れとともに、このゴムチューブ２１の外周面は複数の繊
維を束ねて網状に形成したスリーブ２７により被覆され
ており、上記加圧手段からの圧縮空気の供給により気密
室２３の圧力が高まると、第１図中想像線で示すように
、上記スリーブ２７の変形に伴う力変換作用により、ゴ
ムチュ−ブ２１が径方向に樽形に膨張するとともに、軸
方向に収縮するようになっている。

一方、本体部１１．１２の外周面の四箇所には、夫々凹
部２８が設けられており、これら凹部２８は第２図に示
すように、本体部１１．１２の周方向に等間隔を存して
位置されている。凹部２８の側面２８ａには、揺動アー
ム３０の一端が枢軸３１を介して回動可能に、　枢支さ
れている。揺動アーム３０は本体部１１．１２の軸線を
中心に放射状に突設されており、夫々枢軸３１を回動支
点として管路２の径方向、つまり管路２の内面に対し接
離する方向に回動可能に支持されている。そして、夫々
の揺動アーム３０の先端部には、支持軸３２を介して車
輪３３が回転自在に支持されており、この車輪３３が管
路２の内面に転接するようになっている。また、揺動ア
ーム３０は、その先端の車輪３３側に進むに従い進行方
向後方側に傾斜した姿勢で設けられているとともに、夫
々付勢手段としてのねじりコイルばね３４により本体部
１１、１２の外側に向って回動付勢されており、この付
勢により上記車輪３３が管路２の内面に押付けられてい
る。したがって、この車輪３３と管路２との転接により
、自走ユニット８が管路２の軸線上に保持されている。

揺動アーム３０の先端部には、車輪３３と一体に回転す
るラチェツト車３５が設けられており、このラチェツト
車３５の係止歯３Ｂには、揺動アーム３０に固定した爪
３７が係脱可能に係止されている。ラチェツト車３５は
自走ユニット８が進行方向前方側に移動して、その車輪
３３が時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転した際には、
爪３７に引掛かることなく空転するとともに、逆にこの
車輪３３が反時計回り方向（矢印Ｂ方向）に回転される
と、その係止歯３６に爪３７が引掛かって、車輪３３の
回転を阻止するようになっている。

したがって、上記ゴムアクチュエータ２０の伸縮に伴っ
て自走ユニット８に進行方向前向きの力が加わると、車
輪３３が回転して管路２との接触抵抗が小さく抑えられ
るとともに、逆に自走ユニット８に後向きの力が加わっ
た場合には、車輪３３は回転することなく管路２の内面
に沿って摺動するから、管路２との接触抵抗が大きくな
り、ゴムアクチュエータ２０の伸縮方向に沿う一方側と
他方側とでは、車輪３３と管路２との接触抵抗が変化す
るようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。

管路２内に挿入された自走ユニット８を移動させる際に
は、まず、ゴムアクチュエータ２ｏの気密室２３に加圧
手段を通じて圧縮空気を導入し、気密、　　室２３の圧
力を高める。すると、ゴムチューブ２１が第１図中想像
線で示すように樽形に膨張して、コイルばね２５を圧縮
させつつ軸方向に収縮し、後側走行ガイド部１０を引寄
せる。この場合、前側走行ガイド部９にはゴムアクチュ
エータ２ｏの収縮に伴って逆に後向きの力が加わるが、
この前側走行ガイド部９の車輪３３は、ラチェツト車３
５とその係止歯３Ｂに係止する爪３７とによって、時計
回り方向の回転しか許容されていないので、上記後向き
の力を受けて前側走行ガイド部９が後方に移動しようと
しても、その車輪３３の回転が阻止され、車輪３３と管
路２の内面との間には大きな摺動抵抗が生じる。このた
め、前側走行ガイド部９が管路２内を大きく後退するこ
とはなく、略定位置に保持される。これに対し、後側走
行ガイドｌＯの車輪３３は前向きの力を受けて時計回り
方向に回転するから、ラチェツト車３５は爪３７に引掛
かることなく車輪３３と共に空転することになり、この
車輪３３と管路２の内面との間の接触抵抗は小さく抑え
られる。

したがって、後側走行ガイド部１０は前側走行ガイド部
９を支持点としてゴムアクチエエータ２０の収縮量に応
じたストローク分だけ引き寄せられることになる。

次に、気密室２３内の空気を排気すると、コイルばね２
５の弾性復元力を受けてゴムチューブ２１が一気に伸長
し、前側走行ガイド部９は前向きの力を受けるとともに
、後側走行ガイド部ＩＯは後向きの力を受ける。この場
合においても、夫々の走行ガイド部９．１０の車輪３３
は、上述のように時計回り方向の回転しか許容されてい
ないので、後側走行ガイド部１０の車輪３３と管路２の
内面との間には大きな摺動抵抗が生じ、この後側走行ガ
イド部ｌＯは大きく後退することなく、上記引寄せられ
た位置に保持される。これに対し、前側走行ガイド部９
の車輪３３は前向きの力を受けて時計回り方向に回転す
るから、ラチェツト車３５は爪３７に引掛かることなく
車輪３３と共に空転することになり、この車輪３３と管
路２の内面との間の接触抵抗は小さく抑えられる。

したがって、今度は前側走行ガイド部９が後側走行ガイ
ド部ｌＯを支持点としてゴムアクチエエータ２０の伸長
量に応じたストローク分だけ前方に押出されることにな
り、自走ユニット８が一定ストローク前進される。

このことから、自走ユニット８はゴムアクチュエータ２
０への圧縮空気の供給および排出を繰り返すことで嬬動
運動し、管路２の内面に沿□って自走していくことにな
る。

このような本発明の第１実施例によれば、単一のゴムア
クチュエータ２０を伸縮させるだけの動作で、自走ユニ
ット８を自走させることができるので、従来に比べて管
路２内での自走速度を速くすることかできる。

しかも、圧縮空気を供給したり排出する箇所が、単一の
ゴムアクチュエータ２０のみとなることから、この圧縮
空気の供給および排出タイミングは一定であれば良く、
このタイミングを制御する複雑な制御系は一切不要とな
る。このため、構造簡単で安価に提供できるとともに、
推進力を得るための動作も単純化されるから、その分、
故障も少なく自走動作の信頼性が向上する。

また、自走ユニット８を管路２内に保持する複数の揺動
アーム３０は、ねじりコイルばね３４によって管路２の
内面に対し接離可能に押圧付勢されているので、従来の
バルーンに比べて管路２の内面に対する追従性が良く、
管路２の内径変化に対しても容易に対処することができ
る。

したがって、自走ユニット８を挿入し得る管路２の種類
が増し、この管路２に対する挿入の自由度が増大する利
点がある。

なお、本発明は上述した第１実施例に特定されるもので
はなく、第３図に本発明の第２実施例を示す。

この第２実施例は、揺動アーム４１をゴム又は合成樹脂
等のような弾性材にて構成したもので、この揺動アーム
４１の基端が本体部１１．１２の凹部２８上に固着され
ている。揺動アーム４１の基端には、外方とは区画され
た圧力室４２が形成され、この圧力室４２には送気チュ
ーブ４３が導入されている。送気チューブ４３は本体部
１１．１２を貫通してケーブル１内に導かれるとともに
、このケーブルｌ内を通って図示しないエアポンプ等の
加圧手段に連なっており、この送気チューブ４３を通じ
て圧力室４２への圧縮空気の供給および排出が行なわれ
る。

そして、圧力室４２に圧縮空気が供給されていない状態
では、この圧力室４２が収縮して揺動アーム４１は第３
図中想像線で示すように、管路２の内面から離間した状
態に倒れ込んでおり、この圧力室４２に圧縮空気を供給
して膨張させると、揺動アーム４１が径方向外側に向っ
て起立して、その先端部が管路２の内面に直接押付けら
れるようになっている。したがって、本実施例の場合は
、圧力室４２が揺動アーム４１の付勢手段を構成してい
る。

なお、起立した状態にある揺動アーム４１は、その先端
側に進むに従い進行方向後方側に傾斜されている。

このような構成によると、揺動アーム４１は、その先端
側に進むに従い進行方向後方側に傾斜した姿勢で本体部
１１．１２から突出されているので、前側走行ガイド部
９および後側走行ガイド部ＩＯが前向きの力を受けると
、上記揺動アーム４１は管路２の内面に押されて径方向
内側に弾性変形し、管路２の内面に対する押圧力が減少
して、この管路２との接触抵抗が小さく抑えられる。

これに対し、前側走行ガイド部９および後側走行ガイド
部ＩＯが後向きの力を受けると、上記揺動アーム４１は
逆に拡開するように弾性変形するから、この揺動アーム
４１の先端部が管路２の内面に食込み、大きな接触抵抗
が生じることになる。

したがって、この第２実施例の構成においても、ゴムア
クチュエータ２０の伸縮方向に沿う一方側と他方側とで
、揺動アーム４１と管路２の内面との接触抵抗を変化さ
せることができるから、自走ユニット８はゴムアクチュ
エータ２０への圧縮空気の供給および排出を繰り返すこ
とで嬬動運動し、管路２の内面に沿って自走していくこ
とになる。

また、圧力室４２内の空気を排出すれば、揺動アーム４
１の付勢を解除できるので、自走ユニット８を後退させ
る際に、揺動アーム４１と管路２の内面゛　との間に大
きな接触抵抗が生じることもなく、この自走ユニット８
の後退も容易に行なえる利点がある。

なお、上述した実施例では、圧縮空気の供給および排出
により、ゴムアクチュエータを伸縮させたり、揺動アー
ムを起倒させるようにしたが、この圧縮空気に代って、
例えば油等の液体を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述した本発明によれば、一つのアクチュエータを
伸縮させるだけの動作で、装置全体を自走させることが
できるので、従来に比べて管内での自走速度を速くする
ことができる。それとともに、流体を供給したり排出す
る箇所が、単一のアクチュ土−夕のみとなるから、この
流体の供給および排出タイミングを制御する複雑な制御
系は一切不要となる。このため、構造簡単で安価に提供
できるとともに、推進力を得るための動作も単純化され
、その分、故障も少なく自走動作の信頼性が向上する。

また、アクチュエータを管内に保持する複数の揺動アー
ムは、管の内面に向って押圧付勢されているので、従来
のバルーンに比べて管の内面に対する追従性が良く、管
の内径変化に対しても容易に対処することができる。し
たがって、自走装置を挿入し得る管の種類が増し、この
管に対する挿入の自由度が増大する等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は装置全体を一部断面した側面図、第２図は第１図中
■線方向から見た矢視図、第３図は本発明の第２実施例
を一部断面して示す側面図である。２・・・管（管路）、９・・・前側走行ガイド部、Ｉ　
Ｏ０，。後側走行ガイド部、２０・・・アクチュエータ（ゴムア
クチュエータ）　、８０．４１・・・アーム（揺動アー
ム）、３４、４２・・・付勢手段（ねじりコイルばね、
圧力室）。出願人代理人　弁理士　坪井　淳第２図

Claims

【特許請求の範囲】　管内に挿入され、流体の供給および排出に応じて軸方
向に伸縮する筒状の弾性体からなるアクチュエータと、このアクチュエータの軸方向両端側に夫々設けられ、上
記管の内面に向って延びるとともに、この管の内面に対
して接離可能な複数のアームを有した一対の走行ガイド
部と、この走行ガイド部のアームの先端部を、上記管の内面に
押圧付勢する付勢手段とを備え、上記アームの先端部と管の内面との間に生じる接触抵抗
を、上記アクチュエータの伸縮方向に沿う一方側と他方
側とで変化させたことを特徴とする管内自走装置。