JPH0544809A - ロープ張力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、サポートロープのたるみを検知して
回転駆動装置の回転速度を制御する装置を小型でかつ簡
単な機構で構成して、サポートロープの張力を常に一定
に保つためのロープ張力制御装置に関する。 【構成】ウインチ２０に回動自在に取付けられたアーム
３０と、このアーム３０がロープガイドローラ３１を介
してサポートロープ３を押し下げるようにばね部材４０
を設け、ポテンショ５０が前記アーム３０の片側に取付
けられている。そしてこのポテンショ５０からの回動角
を入力し、モータ２１の回転速度を制御するモータ制御
器６０が設けられている。以上の構成により、アーム３
０の回動角を検出し、この回動角をモータ制御器６０に
フィードバックしてウインチ駆動用のモータ２１を制御
することによりサポートロープ３の張力を常に一定に保
つことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行ロボット用の張力
制御装置に係り、特にサポートロープの張力を常に一定
に保ち得るようにしたロープ張力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水平あるいは傾斜している配管
内の作業には、その配管内を走行して作業する走行ロボ
ットが使用されている。そして、この走行ロボットがそ
の走行車輪の摩擦のみで配管内を昇降できないような傾
斜がある場合には、当該走行ロボットに補助装置として
ウインチを設け、このウインチから導出されるサポート
ロープの張力による反力を受けるためのアンカーを配管
等に設置することにより、走行ロボットが滑り落ちるの
を防止するようにしている。

【０００３】一方、このようなウインチを設けた走行ロ
ボットは、サポートロープのたるみを防ぐように、その
走行速度とウインチの回転速度とを合わせて、サポート
ロープの張力を常に一定に保ちながら走行させる必要が
ある。例えば、傾斜している配管内を走行ロボットが走
行する場合には、その走行速度とウインチの回転速度と
の間に差があっても、ロボットが滑り落ちようとする張
力が常に作用するため、サポートロープがたるむことは
ない。

【０００４】しかし、配管が水平な場合には、走行ロボ
ットの走行速度とウインチの回転速度との間に微小な速
度差が生じても、サポートロープがたるむ原因となる。
このことは配管長が長くなればなる程、より顕著に現れ
る。特に復路の場合には、たるんだサポートロープを走
行ロボット自体が踏んだり、あるいはウインチにサポー
トロープが乱巻状態で巻き取られたりすると、走行ロボ
ットが自動走行できなくなってしまう。

【０００５】この様に走行ロボットの走行速度とウイン
チの回転速度とを一定に保つことは難しく、両者の間に
速度差が生じるとサポートロープのたるみによって走行
ロボットが自動走行できなくなる場合がある。

【０００６】そこで、従来から走行ロボットの走行速度
とウインチの回転速度との間の微小な速度差を緩衝し、
サポートロープのたるみを防止するための装置として、
テンションダンパー機構を備えたロープ張力制御装置が
多く使用されてきている。

【０００７】図３はこの種のテンションダンパー機構を
備えたロープ張力制御装置の構成例を示す概略図であ
る。図３において、走行ロボット１は走行車輪２を備え
ており、その内部には回転駆動装置であるウインチ４が
設けられている。また、このウインチ４から導出される
サポートロープ３は、当該ウインチ４に取付けたアーム
５、サポートロープガイド用のローラ６、張力設定値検
出用のロードセル７を介してその先端部がアンカー８に
固定され、サポートロープ３の巻き取りまたは送り出し
を行なうようになっている。さらに、上記ローラ６は張
力緩衝用のばね部材９を介して取付部に取付けられ、テ
ンションダンパー機構１０が構成されている。

【０００８】そして、このテンションダンパー機構１０
のばね部材９の伸び縮みによってローラ６が移動するこ
とにより、サポートロープ３の張力を緩衝してその張力
を常に一定に保つようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
テンションダンパー機構１０を備えたロープ張力制御装
置においては、サポートロープ３の許容曲率半径に合わ
せた大きさのローラ６を必要とし、ばね部材９の減衰定
数によるダンパ応答時間差がある。また、配管が傾斜し
ている場合と水平な場合とでは、サポートロープ３がた
るまないための張力保持に必要なばね部材９も異なって
くる。さらに、張力保持に必要なばね部材９の伸び縮み
がウインチ４側にフィードバックされないため、過度の
たるみに対してウインチ４の回転速度が追従できず、そ
の結果走行ロボットの自動走行が不可能となることがあ
った。

【００１０】以上のように従来のテンションダンパー機
構を備えたロープ張力制御装置においては、サポートロ
ープの許容曲率半径によって装置が大形化したり、張力
の維持方法等が複雑化したり、張力値のフィードバック
がないために自動走行が不可能になるという問題があっ
た。

【００１１】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたもので、走行ロボットの走行速度とウインチ
の回転速度との速度差を吸収してサポートロープの張力
を簡単に常に一定に保つことができ、しかも走行ロボッ
トの自動走行が可能で小形なロープ張力制御装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、走行ロボットの内部に設けられて、サポー
トロープの巻き取りおよび送り出しを行なう回転駆動装
置から導出され、先端部分が固定部に接続された前記サ
ポートロープの張力を一定に制御するロープ張力制御装
置において、前記回転駆動装置に回転自在に取り付けら
れ、当該回転駆動装置から導出されるサポートロープを
ガイドするガイド部材と、弾性力により前記サポートロ
ープを保持する方向に前記ガイド部材を回動させる弾性
部材と、前記ガイド部材の回転角を検知する回転角検知
手段と、前記回転角検知手段により検知された回動角と
予め設定された基準張力に相当する回動角との偏差に基
づいて、前記回転駆動装置の回転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。

【００１３】

【作用】従って、本発明のロープ張力制御装置において
は、ガイド部材の回動角を検知する回動角検知手段で検
知された回動角と予め設定された基準張力に相当する回
動角との偏差に基づいて、回転駆動装置の回転速度を制
御することにより、走行ロボットの走行速度と回転駆動
装置の回転速度との間の速度差を吸収して、サポートロ
ープの張力を簡単に常に一定に保つことができる。ま
た、ガイド部材の回動角を回転駆動装置側にフィードバ
ックすることにより、走行ロボットの自動走行が可能と
なる。さらに、テンションダンパー機構を使用しないた
め、サポートロープの許容曲率半径に合わせた大きさの
ローラが不要となることにより、装置を小形化すること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
を説明する。

【００１５】図１は本発明のロープ張力制御装置を横か
ら見た側面図で、図２は図１を上方から見た平面図であ
る。なお、図１および図２において、図３と同一要素に
は同一符号を付して示している。

【００１６】図１および図２において、走行車輪を備え
た図示しない走行ロボットの内部には、回転駆動装置で
あるウインチ２０が設けられており、このウインチ２０
から導出されるサポートロープ３は、その先端部が当該
ウインチ２０にガイド部材として回動自在に取り付けら
れた一対のアーム３０、および張力値検出用のロードセ
ル７を介してアンカー８に接続されている。そして、こ
のウインチ２０により、サポートロープ３の巻き取りま
たは送り出しを行なうようになっている。

【００１７】さらに、上記アーム３０がロープガイドロ
ーラ３１を介してサポートロープ３を矢印Ｆ方向に押し
下げられるように、弾性部材であるばね部材４０が設け
られている。また、回動角検知手段であるポテンショ５
０が片側のアーム３０の回動軸上に取付けられている。
そして、このポテンショ５０で検知された回動角をウイ
ンチ駆動用のモータ２１を制御する制御手段であるモー
タ制御器６０へ入力するようにしている。モータ制御器
６０は、ポテンショ５０から出力された回動角と予め設
定された基準張力に相当する回動角αとの偏差を算出す
る偏差算出器６０ａと、この偏差算出器６０ａからの偏
差を基に比例・積分・微分（ＰＩＤ）演算を行ない、そ
の演算結果をモータ２１の回転速度制御信号として図示
しないモータ駆動回路へ出力するＰＩＤ演算器６０ｂと
からなる。

【００１８】本実施例のロープ張力制御装置は以上のよ
うに構成されており、アーム３０の回動角を検知するこ
とによってサポートロープ３の張力を検出し、この値を
モータ制御器６０にフィードバックしてウインチ駆動用
のモータ２１の回転速度を制御することにより、サポー
トロープ３の張力を常に一定に保つようになっている。
次に本実施例のロープ張力制御装置の動作を説明する。
サポートロープ３の張力には、大別して定常状態、たる
み状態、および緊張状態の３つの状態がある。 （１）定常状態

【００１９】走行ロボットが走行し始めた時期は、ウイ
ンチ２０の回転速度および走行ロボットの走行速度が一
定であるため、サポートロープ３は一定の張力に保たれ
ており、アーム３０の回動角は予め定められた一定の基
準回動角αで推移している状態にある。

【００２０】従って、この状態ではウインチ２０の回転
速度と走行ロボットの走行速度とがつり合っており、ア
ーム３０の回動角に変化がほとんど無い。よって、この
アーム３０の回動角と予め設定されている基準回動角α
との偏差ρが略０であるため、サポートロープ３の張力
に変化がないとモータ制御器６０がみなし、ウインチ駆
動用のモータ２１の回転速度制御は行われない。 （２）たるみ状態

【００２１】時間の経過と共に、ウインチ２０の回転速
度よりも走行ロボットの走行速度の方が速くなり、サポ
ートロープ３がゆるむ状態になると、アーム３０はサポ
ートロープ３のゆるみに応じてばね部材４０により反時
計方向（図１矢印Ｆ方向）に押し下げられる。即ち、ア
ーム３０はその回転角が基準回動角αよりも大きなゆる
み回動角βとなる方向に移動する。

【００２２】一方、ポテンショ５０はこのアーム３０の
回動角βを検知してモータ制御器６０にフィードバック
する。そして、この回動角βを入力したモータ制御器６
０は、この回動角βと基準回動角αとの偏差ρが負の偏
差となることで、サポートロープ３の張力が小さいとみ
なし、ウインチ駆動用のモータ２１の回転速度を上げる
ように制御することで、サポートロープ３に張力が与え
られる。

【００２３】そして、再び張力を与えられたサポートロ
ープ３がアーム３０を時計方向（図１矢印Ｇ方向）に押
し上げるように移動することにより、アーム３０の移動
角がゆるみ回動角βから基準回動角αへ回復するように
動作する。 （３）緊張状態

【００２４】上記（２）とは逆に走行ロボットの走行速
度よりウインチの回転速度の方が速くなり、サポートロ
ープ３が過度の張力を受けている状態になると、サポー
トロープ３の張力の増加に伴って、アーム３０が時計方
向（図１矢印Ｇ方向）に押し上げられる。即ち、アーム
３０はその回転角が基準回動角αよりも小さな過度回動
角γとなる方向に移動する。

【００２５】一方、ポテンショ５０は、このアーム３０
の回動角γを検知してモータ制御器６０にフィードバッ
クする。そして、この回動角γを入力したモータ制御器
６０は、この回動角γと基準回動角αとの偏差ρが正の
偏差となることで、サポートロープ３の張力が過度であ
るとみなし、ウインチ駆動用のモータ２１の回転速度を
下げるように制御することで、サポートロープの張力が
緩められる。

【００２６】そして、サポートロープ３の張力が緩めら
れたことにより、サポートロープ３の緩みに応じてばね
部材４０の弾性力によってアーム３０は反時計方向（図
１矢印Ｆ方向）に移動する。これにより、アーム３０の
回動角が過度回動角γから基準回動角αへ回復するよう
に動作する。

【００２７】上述したように本実施例のロープ張力制御
装置によれば、サポートロープ３の張力をアーム３０の
回動角を検知することにより検出してモータ制御器６０
にフィードバックし、アーム３０の回動角と基準回動角
αとの偏差ρに基づいてウインチ駆動用のモータ２１の
回転速度を制御するようにしているため、サポートロー
プ３の張力を常に一定に保つことができると共に、走行
ロボットの自動走行が可能となる。また、従来のように
テンションダンパー機構を使用していないため、サポー
トロープ３の許容曲率半径に合わせた大きさのローラが
不要となり、従来に比べて張力の維持機構が簡単にな
り、装置を小形化することが可能となる。

【００２８】なお、上記実施例ではポテンショ５０がア
ーム３０に直接取付けられている構成となっているが、
微小なアーム角でモータを制御する場合には、ポテンシ
ョ５０とアーム３０との間にギアを介して取付けること
により可能となる。また、角度を検出するポテンショ５
０の代りに上下の変位を検出するポテンショとしても良
い。さらに、ばね部材４０の取付け位置を変更すること
により、引張り型あるいはねじり型のばねとしても良
い。その他、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施す
ることが可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
行ロボットの走行速度とウインチの回転速度との速度差
を吸収してサポートロープの張力を簡単に常に一定に保
つことができ、しかも走行ロボットの自動走行が可能で
小形なロープ張力制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るロープ張力制御装置を
横から見た側面図。

【図２】図１を上方から見た平面図。

【図３】従来のテンションダンパー機構を備えたロープ
張力制御装置の構成例を示す概略図。

【符号の説明】

３……サポートロープ、７……張力値検出用のロードセ
ル、８……アンカー、２０……ウインチ、２１……ウイ
ンチ駆動用モータ、３０……アーム、３１……ロープガ
イドローラ、４０……ばね部材、５０……ポテンショ、
６０……モータ制御器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 五助 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行ロボットの内部に設けられて、サポ
   ートロープの巻き取りおよび送り出しを行なう回転駆動
   装置から導出され、先端部分が固定部に接続された前記
   サポートロープの張力を一定に制御するロープ張力制御
   装置において、前記回転駆動装置に回転自在に取り付け
   られ、当該回転駆動装置から導出されるサポートロープ
   をガイドするガイド部材と、弾性力により前記サポート
   ロープを保持する方向に前記ガイド部材を回動させる弾
   性部材と、前記ガイド部材の回転角を検知する回転角検
   知手段と、前記回転角検知手段により検知された回動角
   と予め設定された基準張力に相当する回動角との偏差に
   基づいて、前記回転駆動装置の回転速度を制御する制御
   手段とを備えて成ることを特徴とするロープ張力制御装
   置。