JPH04140010A - Cable feeding apparatus for self-propelled work robot - Google Patents
Cable feeding apparatus for self-propelled work robotInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は配管内の作業を行なう自走式作業ロボットによ
り遠隔操作用のケーブルや作業用の水ホース等を牽引す
る際、ロボット後方でケーブル等にかかる張力並びにロ
ボットの走行速度に追従してケーブル等を繰出しまたは
巻戻しを行なう自走式作業ロボットのケーブル等の送出
し装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention is useful for towing cables for remote control, water hoses for work, etc. by a self-propelled work robot that works inside piping. This invention relates to a cable delivery device for a self-propelled working robot that pays out or rewinds a cable or the like by following the tension applied to the cable or the like at the rear of the robot and the running speed of the robot.
(従来の技術)
配管内部の清掃、点検、塗装などの作業を行なう自走式
作業ロボットにおいては、遠隔操作用のケーブルや作業
用の水ホース等を配管入口から管内を牽引しながら走行
している。(Prior technology) Self-propelled work robots that perform tasks such as cleaning, inspecting, and painting the inside of pipes move while pulling cables for remote control, water hoses for work, etc. inside the pipes from the pipe entrance. There is.
すなわち、第4図に示すように地上からの遠隔操作用の
ケーブル2および水ホース3等を配管出口の地上に設置
された巻取機4を介して管内の作業ロボット1に個々に
接続し、ケーブル2およびホース3を牽引しながら走行
させている。That is, as shown in FIG. 4, a cable 2 for remote control from the ground, a water hose 3, etc. are individually connected to the working robot 1 inside the pipe via a winder 4 installed on the ground at the outlet of the pipe. It is running while towing the cable 2 and hose 3.
配管には水平管だけてなく、傾斜管や垂直管および曲管
等があり、しかも作業ロボットは走行する管路長さのケ
ーブルやホースを牽引する。Piping includes not only horizontal pipes, but also inclined pipes, vertical pipes, and curved pipes, and work robots pull cables and hoses along the length of the pipes.
ケーブル2およびホース3は作業ロボット本体1により
管壁上を直接滑らせて牽引されるため、曲管エルボ部や
配管継ぎ口部の溶接ビードの引掛かり等により摩擦抵抗
か大きくなると、作業ロボット1は大きな牽引力か必要
となる。Since the cable 2 and the hose 3 are pulled by the working robot body 1 by sliding directly on the pipe wall, if the frictional resistance becomes large due to catching of weld beads at the bent pipe elbow or pipe joint, etc., the working robot 1 requires a large traction force.
特に作業用ロボット1が垂直管からそれ以降の配管内を
走行する場合には、ケーブル2および水ホース3の管壁
との摩擦抵抗か大きく、走行に支障を受は易いため、大
きな牽引力か必要になり、また作業ロボット1を垂直管
から帰還(後退)させる場合、ケーブル2およびホース
2が走行の妨げとなる。In particular, when the work robot 1 travels inside a vertical pipe and beyond, the frictional resistance between the cable 2 and the water hose 3 against the pipe wall is large, and the movement is easily hindered, so a large traction force is required. Moreover, when the working robot 1 returns (retreats) from the vertical pipe, the cable 2 and hose 2 become obstacles to the robot's movement.
(発明か解決しようとする課題)
このように遠隔操作用のケーブル2および水ホース3等
を牽引しなから配管内部の清掃、点検、塗装等の作業を
行なう自走式ロボットでは、水平管、傾斜管、垂直管、
曲管エルボ部等がある配管や長い配管経路を牽引する場
合、摩擦抵抗等の影響により牽引が困難となり、作業ロ
ボットの走行および作業に支障がある。(Problem to be solved by the invention) In this way, the self-propelled robot that carries out tasks such as cleaning, inspecting, and painting the inside of the pipe while towing the cable 2 for remote control, the water hose 3, etc., is capable of cleaning, inspecting, painting, etc. Inclined pipe, vertical pipe,
When towing a pipe with curved pipe elbows or a long pipe route, towing becomes difficult due to the effects of frictional resistance, etc., which hinders the movement and work of the work robot.
また、遠隔操作用のケーブル2および作業用の水ホース
3等には許容引張力があり、無理に牽弓すると損傷して
しまう。Furthermore, the cable 2 for remote control, the water hose 3 for work, etc. have a permissible tensile force, and will be damaged if the bow is towed forcibly.
したかって、作業ロボットの牽引力および配管出口の地
上に設置された巻取機の巻取力を大きくすることができ
ず、牽引力および巻取力は制限されてしまう。Therefore, the traction force of the work robot and the winding force of the winding machine installed on the ground at the outlet of the pipe cannot be increased, and the traction force and winding force are limited.
本発明は上記の事情に艦みてなされたもので、その目的
は作業ロボットの走行速度並びに遠隔操作用のケーブル
等の張力に応じて各々の繰出し、繰戻し速度を制御可能
とすることにより、牽引力および巻取力を軽減すること
かできる自走式作業ロボットのケーブル等の送出し装置
を提供するにある。The present invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to control the feeding and retracting speeds according to the running speed of the working robot and the tension of the remote control cable, etc., thereby increasing the traction force. Another object of the present invention is to provide a cable delivery device for a self-propelled working robot that can reduce winding force.
[発明の構成コ
(課題を解決するための手段)
本発明は上記の目的を達成するため、地上からの遠隔操
作用ケーブルおよび作業用ホースを牽引しなから配管内
を走行し所定の作業を行なう自走式作業ロボットと前記
配管出入口との間に設けられ、前記ケーブルおよびホー
スを各々独立に繰出し並びに繰戻し可能に把持する把持
装置と、二の把持装置に設けられ前記ケーブルおよびホ
ースを各々独立に繰出し並びに繰戻し駆動する駆動手段
と、前記作業ロボットと前記ケーブルおよびホスとの連
結部間に設けられた張力検出手段と、この張力検出手段
により検出されたケーブルおよびホースの張力並びに前
記作業ロボットの走行速度に応じて前記駆動手段に制御
信号を与え前記ケーブルおよびホースの繰出しまたは繰
戻し速度を制御する制御手段とを備えた構成とするもの
である。[Structure of the Invention (Means for Solving the Problems)] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention has a system that runs within the piping and performs a predetermined work without towing a remote control cable and a work hose from the ground. a gripping device provided between a self-propelled work robot to perform the work and the piping entrance and exit, and gripping the cable and the hose so as to be able to independently feed and retract the cable and the hose; A driving means for independently feeding and retracting, a tension detecting means provided between the connection portion between the working robot and the cable and the hose, the tension of the cable and hose detected by the tension detecting means, and the work. The robot is configured to include a control means for applying a control signal to the drive means in accordance with the running speed of the robot to control the speed at which the cable and hose are fed out or retracted.
なお、上記構成のうち、望ましい態様は次の通りである
。Note that among the above configurations, desirable aspects are as follows.
ケーブル等の送出し装置を作業ロボットの後方を追従し
て走行する自走式補助ロボットに設置して配管内の任意
の位置へ移動できるようにすることである。A cable delivery device is installed on a self-propelled auxiliary robot that follows behind a working robot so that it can be moved to any position within the pipe.
(作用)
このような構成の自走式作業ロボットのケーブル等の送
出し装置にあっては、配管出入口から配管経路を通して
作業ロボットにより牽引される遠隔操作用ケーブルおよ
び作業用ホースが作業ロボット後方の把持装置により把
持されながらケーブルおよびホースの張力と作業ロボッ
トの走行速度に応じて各々独立に繰出しまたは繰戻され
るので、作業ロボットの牽引力を軽減することができる
と共に、ケーブルおよびホースへの過張力や弓掛かり等
による損傷を未然に防止することが可能となる。(Function) In the cable delivery device of the self-propelled work robot configured as described above, the remote control cable and work hose towed by the work robot from the piping entrance and exit through the piping route are routed to the rear of the work robot. While being held by the gripping device, the cables and hoses are independently extended or retracted depending on the tension of the cables and hoses and the running speed of the work robot, which reduces the pulling force of the work robot and prevents excessive tension on the cables and hoses. It becomes possible to prevent damage caused by bow hooks and the like.
(実施例) 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は自走式作業ロボットのケーブル送出し装置の構
成例を示すものである。第1図において、1は配管内部
の清掃、点検、塗装等の作業を行なう自走式作業ロボッ
トで、この作業ロボット1は配管出入口の地上側に設置
された巻取機により巻取または巻戻される遠隔操作用ケ
ーブル2および作業用水ホース3を結合し、これらを各
々牽引しながら配管内を走行するものである。5は作業
ロボット1の後方を追従して走行する補助ロボットで、
この補助ロボット5の下部腹部には第2図(a)、(b
)に示すような構成のケーブル送出し装置6が設置され
ている。即ち、このケーブル送出し装置6は補助ロボッ
ト5の下部腹部の両側の前後部にそれぞれ上下1対の回
転ローラ8か取付けられ、これら前後部に対応する回転
ローラ8間にケーブルおよび水ホースの外形に合う形状
を持つゴム製のキャタピラ7が掛けられている。FIG. 1 shows an example of the configuration of a cable delivery device for a self-propelled working robot. In Fig. 1, 1 is a self-propelled work robot that performs work such as cleaning, inspection, and painting inside the pipes. A remote control cable 2 and a working water hose 3 are connected to each other, and each of them is pulled while traveling inside the piping. 5 is an auxiliary robot that follows and runs behind the work robot 1;
The lower abdomen of this auxiliary robot 5 is shown in FIGS.
) A cable sending device 6 having a configuration as shown in FIG. That is, this cable sending device 6 has a pair of upper and lower rotating rollers 8 attached to the front and rear sides of both sides of the lower abdomen of the auxiliary robot 5, and the outer shape of the cable and water hose is connected between the rotating rollers 8 corresponding to the front and rear portions. A rubber caterpillar 7 with a shape that matches the shape is hung.
これら上下1対の前部または後部の回転ローラ8軸には
互いに噛合された歯車9aが連結され、歯車機構9を構
成している。そして、歯車機構9には歯車9aを回転駆
動するためのサーボモータ10か連結されている。した
かって、サーボモータ10により歯車機構9を駆動する
ことにより、上下1対のキャタピラ7か走行することに
なる。Mutually meshed gears 9a are connected to the 8 axes of these pair of upper and lower front or rear rotating rollers, forming a gear mechanism 9. A servo motor 10 for rotationally driving the gear 9a is connected to the gear mechanism 9. Therefore, by driving the gear mechanism 9 with the servo motor 10, the pair of upper and lower caterpillars 7 travel.
また、上下のキャタピラ7間に遠隔操作用ケーブル2お
よび作業用水ホース3を挿通させると共に、シリンダ1
1により押え板12を上下方向に移動させることにより
、ケーブル2および水ホース3を把持てきるようになっ
ている。In addition, the remote control cable 2 and the working water hose 3 are inserted between the upper and lower caterpillars 7, and the cylinder 1
1, the cable 2 and water hose 3 can be gripped by moving the presser plate 12 in the vertical direction.
一方、作業ロボット1とケーブル2および水ホース3と
の結合部間にこれらの張力値を検出するロードセル1B
か取付けをこのロードセル13により検出された張力値
はひずみアンプ14を介して前述したサーボモータ10
を制御する制御装置15に入力される。この制御装置]
5はひずみアンプ14よりアナログ入力回路16を介し
て入力される張力値と張力設定値とを比較し、その偏差
分を図示しない速度検出器により検出された作業ロボッ
ト1の速度検出値に加え、その出力を制御指令値として
アナログ出力回路17を介してサーボモータ10を運転
するACサーボドライバ18に入力することにより、サ
ーボモータ10を制御するものである。この場合、張力
設定値としては作業ロボット前進時の設定値と後退時の
設定値かあり、スイッチ19によりそのいずれかに切替
られるようになっている。また、作業ロボット1の速度
に追従できない等の支障がある場合に備え、スイッチ2
0により作業ロボット追従側から単独制御側に切換えら
れるようになっている。この場合、ケーブル送出し装置
の速度として高速度設定、中速度設定、低速度設定のい
ずれかを選択回路21からの選択指令によりスイッチ2
2により切替選択し、さらにスイッチ23により前進、
後退の繰出し方向か選択可能になっている。On the other hand, a load cell 1B detects these tension values between the joints between the work robot 1, the cable 2, and the water hose 3.
The tension value detected by this load cell 13 is transmitted to the aforementioned servo motor 10 via a strain amplifier 14.
is input to a control device 15 that controls the. This control device]
5 compares the tension value input from the strain amplifier 14 via the analog input circuit 16 with the tension setting value, and adds the deviation to the detected speed value of the working robot 1 detected by a speed detector (not shown). The servo motor 10 is controlled by inputting the output as a control command value to an AC servo driver 18 that operates the servo motor 10 via an analog output circuit 17. In this case, the tension setting value includes a setting value when the working robot moves forward and a setting value when retracting, and the switch 19 is used to switch between them. In addition, in case there is a problem such as not being able to follow the speed of the work robot 1, switch 2
0 allows switching from the work robot following side to the independent control side. In this case, the switch 2 receives a selection command from the selection circuit 21 to select one of high speed setting, medium speed setting, and low speed setting as the speed of the cable feeding device.
2 to switch and select, and switch 23 to move forward.
It is possible to select either the backward or forward direction.
次にこのように構成された自走式作業ロボットのケーブ
ル送出し装置の作用について述べる。いま、作業ロボッ
ト1かケーブル2および水ホース3を牽引しながら前進
しているものとすれば、このときのケーブル2および水
ホース3の張力値がロードセル13により検出され、制
御装置15に入力される。この制御装置ではその張力値
と前進時の張力設定値とを比較し、その偏差分を作業ロ
ボット1の走行速度に加えてサーボモータ10の速度指
令とし、ACサーボドライバ18に入力する。サーボモ
ータ10はそのときの速度指令に応した回転速度で歯車
機構9を駆動し、上下1対のキャタピラ7が走行する。Next, the operation of the cable feeding device for the self-propelled working robot constructed as described above will be described. Assuming that the work robot 1 is moving forward while towing the cable 2 and water hose 3, the tension values of the cable 2 and water hose 3 at this time are detected by the load cell 13 and input to the control device 15. Ru. This control device compares the tension value with the tension setting value during forward movement, adds the difference to the traveling speed of the working robot 1, sets it as a speed command for the servo motor 10, and inputs it to the AC servo driver 18. The servo motor 10 drives the gear mechanism 9 at a rotational speed corresponding to the speed command at that time, and the pair of upper and lower caterpillars 7 travel.
この場合、押え板12をシリンダ1]により互いに接近
する方向に移動させることにより、上下1対のキャタピ
ラ7はケーブル2および水ホース3と接触し、その摩擦
力によりケーブル2および水ホース3が把持された状態
で移動する。In this case, by moving the holding plate 12 in the direction closer to each other using the cylinder 1], the pair of upper and lower caterpillars 7 come into contact with the cable 2 and the water hose 3, and the cable 2 and the water hose 3 are gripped by the frictional force. move in a state where
したかって、ケーブル2および水ホース3は作業ロボッ
ト1の走行速度とロードセル13により検出された張力
値に応した速度で順次繰出される。Therefore, the cable 2 and the water hose 3 are sequentially paid out at a speed corresponding to the traveling speed of the working robot 1 and the tension value detected by the load cell 13.
以上は作業ロボット1か前進時の場合であるが、後退時
においてはサーボモータ10が逆転する以外は上記とほ
ぼ同様であり、ケーブル2および水ホース3の張力値と
作業ロボット1の速度に応じて斤−プル2および水ホー
ス3が順次繰り戻される。The above is the case when the work robot 1 is moving forward, but when it is going backwards, it is almost the same as above except that the servo motor 10 reverses, and it depends on the tension values of the cable 2 and water hose 3 and the speed of the work robot 1. The loaf-pull 2 and water hose 3 are repeated in sequence.
このように本実施例では作業ロボット1の走行速度とロ
ードセル13により検出されたケーブル2および水ホー
ス3の張力値に応じてケーブル2および水ホース3を把
持しながら自動的に繰出し、または緑戻し速度を制御す
るようにしたので、特に作業ロボット1か配管出入口か
ら水平管、傾斜管、垂直管や曲管等を通る長い経路を作
業する場合であっても作業ロボット1の牽引力を軽減す
ることかできると共に、ケーブル2および水ホース3へ
の過張力や引掛かり等による損傷を防止することかでき
る。In this way, in this embodiment, the cable 2 and water hose 3 are automatically fed out or returned to green while being gripped, depending on the running speed of the work robot 1 and the tension values of the cable 2 and water hose 3 detected by the load cell 13. Since the speed is controlled, the traction force of the work robot 1 can be reduced even when the work robot 1 is working on a long path from the pipe entrance/exit through horizontal pipes, inclined pipes, vertical pipes, curved pipes, etc. At the same time, it is possible to prevent damage to the cable 2 and water hose 3 due to excessive tension or catching.
上記実施例では水平管内を走行する作業ロボット1に追
従する補助ロボット5について述べたか、作業ロボット
1か第3図に示すように水平管に垂直管かつながる配管
内を作業する場合には、補助ロボット5を垂直管24の
手前まで作業ロボット]に追従させ、それ以降は補助ロ
ボット5に取付けられたスタンドより送出される昇降ロ
ープ25を介して作業ロボット1をサポートすると共に
、ケーブル送出し装置6からケーブル2および水ホース
3を繰出すことにより、作業ロボット1はケーブル2お
よび水ホース3の牽引力に影響されず、円滑な作業およ
び走行かできる。また、上昇走行時にはケーブル2およ
び水ホース3を巻戻すことにより、作業ロボット1の走
行の妨げを防止することかできる。In the above embodiment, the auxiliary robot 5 that follows the work robot 1 traveling in a horizontal pipe has been described, but when the work robot 1 or the work robot 1 works in a pipe connected to a horizontal pipe or a vertical pipe as shown in FIG. The robot 5 follows the working robot until it reaches the vertical pipe 24, and from then on, the working robot 1 is supported via the lifting rope 25 sent out from the stand attached to the auxiliary robot 5, and the cable sending device 6 By letting out the cable 2 and water hose 3, the working robot 1 is not affected by the pulling force of the cable 2 and water hose 3, and can work and run smoothly. In addition, by rewinding the cable 2 and water hose 3 during upward travel, it is possible to prevent interference with the work robot 1's travel.
また、上記実施例では作業ロボット1に追従する補助ロ
ボット5にケーブル送出し装置6を搭載する場合につい
て述べたか、配管内の適宜箇所にケーブル送出し装置6
を設置してケーブル2および水ホース3を繰出し、また
は繰戻しを行なうようにしてもよい。In addition, in the above embodiment, a case has been described in which the cable sending device 6 is mounted on the auxiliary robot 5 that follows the working robot 1, or the cable sending device 6 is installed at an appropriate location in the piping.
The cable 2 and the water hose 3 may be fed out or fed back by installing a cable 2 and a water hose 3.
[発明の効果コ
以上述べたように本発明によれば、作業ロボットの走行
速度並びに遠隔操作用のケーブルおよび作業用のホース
の張力に応じて各々の繰出し、縁戻し速度を制御可能と
したので、牽引力および巻取力を軽減することかできる
と共にケーブルおよびホースの損傷を防止することかで
きる自走式作業ロボットのケーブル等の送出し装置を提
供できる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to control the respective feeding and edge return speeds according to the running speed of the working robot and the tension of the remote control cable and the working hose. Therefore, it is possible to provide a cable delivery device for a self-propelled working robot that can reduce the pulling force and winding force and prevent damage to the cable and hose.
第1図は本発明による自走式作業ロボ・ソトのケーブル
等の送出し装置の一実施例を示す構成図、第2図は同実
施例の機構説明図、第3図は水平管に垂直管かつながる
配管内を作業する作業ロボ・ントに本発明装置を適用し
た場合の状態を示す図、第4図は従来の作業ロボットに
よるケーブル牽弓状態を示す説明図である。
1・・・・作業ロボット、2・・ ・遠隔操作用ケーブ
ル、3・・・作業用水ホース、4・・・・地上巻取機、
5 補助ロボット、6・・・・・ケーブル送出し装置
、7・・・キャタピラ、8・・・回転ローラ、9・・・
・歯車機構、10・・・・サーボ−モータ、11・・・
・・ンリンダ、12・・・・押え板、13・・・・ロー
ドセル、15・・制御装置。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦Fig. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a cable delivery device for a self-propelled work robot/soto according to the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the mechanism of the same embodiment, and Fig. 3 is a diagram perpendicular to a horizontal pipe. FIG. 4 is a diagram showing a state in which the present invention device is applied to a working robot working inside a pipe connected to a pipe, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing a cable towing state by a conventional working robot. 1... Working robot, 2... Remote control cable, 3... Working water hose, 4... Ground winding machine,
5 Auxiliary robot, 6... Cable sending device, 7... Caterpillar, 8... Rotating roller, 9...
・Gear mechanism, 10... Servo motor, 11...
.. cylinder, 12.. holding plate, 13.. load cell, 15.. control device. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue
Claims (1)
引しながら配管内を走行し所定の作業を行なう自走式作
業ロボットと前記配管出入口との間に設けられ、前記ケ
ーブルおよびホースを各々独立に繰出し並びに繰戻し可
能に把持する把持装置と、この把持装置に設けられ前記
ケーブルおよびホースを各々独立に繰出し並びに繰戻し
駆動する駆動手段と、前記作業ロボットと前記ケーブル
およびホースとの連結部間に設けられた張力検出手段と
、この張力検出手段により検出されたケーブルおよびホ
ースの張力並びに前記作業ロボットの走行速度に応じて
前記駆動手段に制御信号を与え前記ケーブルおよびホー
スの繰出しまたは繰戻し速度を制御する制御手段とを備
えたことを特徴とする自走式作業ロボットのケーブル等
の送出し装置。A self-propelled work robot that runs inside the pipe and performs a predetermined work while towing a remote control cable and a work hose from the ground, and is installed between the pipe entrance and exit, and independently feeds out the cable and hose. and a gripping device that grips the cable and the hose in a reversible manner, a driving means provided on the gripping device and driving the cable and the hose to be independently fed out and retracted, and provided between a connecting portion between the work robot and the cable and the hose. and a control signal to the drive means to control the payout or return speed of the cable and hose according to the tension detection means detected by the tension detection means, the tension of the cable and hose detected by the tension detection means, and the traveling speed of the work robot. 1. A device for sending out cables, etc. for a self-propelled working robot, characterized in that it is equipped with a control means for controlling a cable, etc. of a self-propelled working robot.
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- 1990-09-28 JP JP25910990A patent/JP2597746B2/en not_active Expired - Fee Related
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