JPH06121972A - 管用ロボットの走行装置 - Google Patents

管用ロボットの走行装置

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JPH06121972A
JPH06121972A JP4272111A JP27211192A JPH06121972A JP H06121972 A JPH06121972 A JP H06121972A JP 4272111 A JP4272111 A JP 4272111A JP 27211192 A JP27211192 A JP 27211192A JP H06121972 A JPH06121972 A JP H06121972A
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Akira Sakai
彰 酒井
Takehiro Uesugi
武弘 上杉
Takayasu Sakai
隆康 酒井
Mikio Majima
幹雄 間島
Shuji Komada
周治 駒田
Kazuhiko Arimoto
和彦 有本
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Hitachi Zosen Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レデューサー部や曲管部でもスムーズに走行
できるとともに、全体をコンパクトに構成できる。 【構成】 ロボット本体1の周部に管軸心C回りに等間
隔毎に少なくとも3個の脚支持部材21を半径方向の軸心
回りに回動自在に配設し、これら脚支持体21に、それぞ
れ両端部に走行車輪23A,23B を有するスライド脚22を長
さ方向にスライド自在に設け、前記スライド脚21を脚支
持部材21を中心に接線方向に回動して走行車輪23A,23B
を管Pの内面側に付勢する付勢用シリンダー装置を設け
た。 【効果】 スライド脚の回動とスライドにより、レデュ
ーサー部および曲管部でも確実に各走行車輪を管内面に
接地させてスムーズに走行させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、管内を走行車輪により
自動的に移動して管の点検や清掃を行うための管用ロボ
ットの走行装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来において、円形断面の管内を走行移
動するロボットの走行装置のうち、車輪を使用したもの
を図12(a)〜(c)に示す。
【0003】まず図12(a)のものは、管P内で管軸
心C上で管軸心Cに直角な回動軸31を中心に管軸心C
を含む平面内で回動自在な2本の脚32を設け、各脚3
2の両先端部にそれぞれ走行車輪33を設けるととも
に、両脚32を互いに外周側に付勢して走行車輪33を
管Pの内面に接地させる付勢手段(ばね)34を設けた
ものである。
【0004】また図12(b)のものは、管軸心Cを含
む平面内で開閉自在なV形脚41,42の連結部と両端
部にそれぞれ走行車輪43を設け、両V字脚41,42
間に閉動方向に付勢する付勢手段(ばね)44を設けた
ものである。
【0005】さらに図12(c)のものは、ロボット本
体51の対称位置に接線方向の支軸52を中心に回動自
在な一対の脚53を前後位置に2組配置し、各脚53の
先端部にそれぞれ走行車輪54を設けるとともに、脚5
3を外周側に付勢して走行車輪54を管Pの内面に接地
させる付勢手段(ばね)55を設けたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記走行装置
のうち、図12(a)のものは、管Pの内面に凹凸があ
ると、脚32の一方の車輪33の浮き上がるとこれに連
動して他方の走行車輪33も浮き上がり、たとえば仮想
線で示す管径が漸次縮径されるレデューサー部では、小
径側の前部の車輪33は接地するが後部の車輪33は浮
き上がってしまい、極めて不安定になって走行が困難に
なるという問題があった。
【0007】また図12(b)のものは、(a)も含め
て2次元的な構造であるため、脚の回動面と異なる方向
の曲管部で、付勢手段(ばね)44による押付力が強い
と、パワーロスが大きくなったり、またうまく曲がれな
いことがあった。
【0008】さらに図12(c)のものは、脚53を管
断面で3方向に設けた場合には上記のような欠点がない
が、構造が複雑になり、コンパクト化がむづかしいとい
う問題があった。
【0009】本発明は、上記問題点を解決して、レデュ
ーサー部や曲管部でもスムーズに走行できるとともに、
全体をコンパクトに構成できる管用ロボットの走行装置
を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の管用ロボットの走行装置は、ロボット本体
の周部に管軸心を中心として等間隔毎に少なくとも3個
の脚支持部材を半径方向の軸心回りに回動自在に配設
し、これら脚支持部材に、それぞれ両端部に走行車輪を
有するスライド脚を長さ方向にスライド自在に設け、前
記スライド脚を脚支持部材を中心として接線方向に回動
し走行車輪を管内面に付勢する付勢手段を設けたもので
ある。
【0011】
【作用】上記構成において、付勢手段によりスライド脚
が接線方向に回動付勢されるので、スライド脚両端に設
けられた少なくとも6個の走行車輪は、前後位置で3個
以上が等間隔ごとに管内面に当接されて、ロボット本体
が軸心位置で安定して支持され、走行車輪の摩擦力によ
り管内を安定して走行することができ、管内径の異なる
管であってもスライド脚の回動角の変化により対応する
ことができる。また、漸次縮径または拡径するレデュー
サー部では、スライド脚をスライドして小径側が短くな
ることにより、両端の走行車輪をそれぞれ管内面に当接
させて良好に走行することができる。さらに、曲管部で
はスライド脚をスライドして外径側を短くすることによ
り、両端の走行車輪をそれぞれ管内面に当接させて良好
に走行することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係る管清掃用ロボットの一実
施例を図1〜図11に基づいて説明する。
【0013】この管清掃用ロボットは、図1に示すよう
に、ロボット本体1の前部にジェット水噴射ノズル2お
よび清掃滓回収装置3が設けられ、また中間部に本発明
に係る走行装置4が設けられており、さらにロボット本
体1の後部に、外周部等間隔ごとに配置されて外周側に
回動付勢されたアーム5を介して外周側に回動付勢され
た3個の支持車輪6を有する電磁弁箱7とが設けられて
いる。8は管清掃用ロボットに駆動電源や操作信号を入
出力するための接続ケーブルである。
【0014】前記清掃滓回収装置3は、管軸心Cと直交
する面に沿って配置された回収板11と、回収板11の
前部軸心C位置で回転モーター(図示せず)により回転
駆動されるローター12に90°毎に取り付けられた4
枚の回収翼13と、回収板11に形成されて回収ホース
14が接続された吸い込み口15とで構成され、ロータ
ー12の前部に配置されたジェット水噴射ノズル2から
管Pの内面に清掃用ジェット水を噴射して内面を清掃
し、内面から剥離した滓を回収板11に受け止め、回転
する回収翼13により吸い込み口15の前部に案内して
回収ホース14に吸引回収することができる。
【0015】図2〜図5は上記走行装置4のモデル図
で、図1のものとは若干仕様が異なるが、これに基づい
て走行装置4の構成を説明する。ロボット本体1には、
周方向γ=120 °ごとに半径方向の軸心C回りに回動自
在な3個の脚支持部材21が取り付けられ、この脚支持
部材21にそれぞれスライド脚22の中間部を長さ方向
にスライド自在に案内するガイド部21aが形成されて
いる。各スライド脚22は、外側が内側に少し折り曲げ
られて、両先端部に設けられた前後走行車輪23A,2
3Bの輪体23aが、軸心Cを通る同一平面内に位置す
るように設定されている。前記走行車輪23A,23B
は、スライド脚22の先端部に、輪体23aを回転自在
に支持するキャスターフレーム23bが操舵用モーター
24を介してスライド脚21の長さ方向の軸心回りに回
動可能に取り付けられ、またキャスターフレーム23b
の側部には連動部25aを介して輪体23aを回転駆動
する走行用モーター25が配設されている。また、前記
脚支持部材21の一端側には、シリンダー本体がロボッ
ト本体1に回動自在に支持された付勢用シリンダー装置
(付勢手段の一例)26のピストンロッドがそれぞれピ
ン連結され、スライド脚22を接線方向Aに付勢して走
行車輪23A,23Bをそれぞれ管Pの内面に押し付け
るように構成されている。
【0016】上記構成の走行装置3の作用を図6〜図1
1に基づいて説明する。 (1)図6,図7に示すようにロボット本体1が矢印F
方向に前進する直管部SPでは、付勢用シリンダー装置
26によりスライド脚22が矢印A方向に回動付勢され
て、軸心部に位置するロボット本体1から伸びるスライ
ド脚22が前部スライド脚22aの長さLfと後部スラ
イド脚22の長さLrが同一長さの状態で、走行車輪2
3A,23Bが直管部SPの内面に当接される。管内径
Dの変化は付勢用シリンダー装置26によりスライド脚
22の回動角αを変化させて対応することができ、図
2,図3に示すように最大管内径Dmax ではαmax とな
り、図4,図5に示すように最小管内径Dmin ではαmi
n となる。
【0017】(2)図8,図9に示すようにロボット本
体1が矢印F方向に前進する前方が縮径されたレデュー
サー部RPでは、付勢用シリンダー装置26により各ス
ライド脚22が矢印A方向に回動付勢されるとともに、
各スライド脚22がそれぞれ矢印Eで示す後方にスライ
ドされて前部スライド脚22aの長さLfが後部スライ
ド脚22bの長さLrより短い状態で走行車輪23A,
23Bがレデューサー部RPの内面に当接される。この
時のスライド脚22の回動角αと前部スライド脚22a
および後部スライド脚22bの割合は、レデューサー部
RPにおける内径Drとテーパー角βによって決定され
る。前部が拡径されるレデューサー部RPでは上記の逆
となる。
【0018】(3)図10,図11に示すようにロボッ
ト本体1が矢印F方向に前進する上部が外周側となる曲
管部CPでは、付勢用シリンダー装置26により各スラ
イド脚22が矢印A方向に回動付勢されるとともに、各
スライド脚22が矢印Gで示す内周側にそれぞれスライ
ドされて外周側にあるスライド脚22cの長さLoが内
周側にあるスライド脚22dの長さLiより短い状態で
走行車輪23A,23Bが曲管部CPの内面に当接され
る。この時のスライド脚22の回動角αと外周側スライ
ド脚22cの長さLoおよび内周側スライド脚22dの
長さLiの割合は、軸心Cに直交する平面上のスライド
脚22の配置角γ(120 °)の位置と、曲管部CPの内
径Dcと曲率半径rによって決定される。また、曲管部
CPの側部内面に当接する走行車輪23A′,23B′
は、操舵用モーター24により輪体24aを曲管部CP
の接線方向に操向することにより、滑りもなくスムーズ
な移動が実現できる。
【0019】上記構成の走行装置4によれば、内径の異
なる直管SPやレデューサー部RP、曲管部CPなど
で、付勢用シリンダー装置26により各スライド脚22
の回動角αを変化させるとともに、スライド脚22を前
後にスライドさせることにより、走行車輪23A,23
Bを確実に管Pの内面に押し付けて、その摩擦力により
管にそってスムーズに操向させることができる。また、
管P内に障害となる突起物や凹部があっても、スライド
脚22の回動範囲およびスライド範囲であれば、容易に
乗り越えて移動させることができる。また、使用しない
状態では、回動角αを小さくした小径管の走行状態で極
めてコンパクトにすることができ、運搬に便利である。
【0020】なお、上記実施例では前後の走行車輪23
A,23Bに連動部25aを介して輪体23aを前後方
向に回転駆動する走行モーター25をそれぞれ設けた
が、前記前部走行車輪23Aと後部走行車輪23Bの連
動部25aに互いに逆方向にのみ駆動を伝達する一方向
クラッチを介装し、たとえば前進は前部走行車輪23A
で行って後部走行車輪23Bはフリーとし、後退は後部
走行車輪23Bで行って前部走行車輪23Aはフリーと
することにより、特に曲管部CP時の走行において、操
舵モーター24を操作するとともに、各前部走行車輪2
3Aの走行モーター25を回転制御なしに駆動すること
により、後部走行車輪23Bは自在に遊転して追従し、
かつ各前部走行車輪23Aもそれぞれ一方向クラッチク
ラッチが働いて回転が調整され、空転することなく曲率
半径に沿ったスムーズな走行を実現することができる。
【0021】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の管用ロボッ
トの走行装置によれば、付勢手段によりスライド脚が接
線方向に付勢されるので、スライド脚両端に設けられた
少なくとも6個の走行車輪は、前後位置で3個以上が等
間隔ごとにそれぞれ管内面に当接されて、ロボット本体
が軸心位置で安定して支持され、走行車輪の摩擦力によ
り管内を安定して走行することができ、管内径の異なる
管であってもスライド脚の回動角の変化により対応する
ことができる。また、漸次縮径または拡径するレデュー
サー部では、スライド脚が大径側にスライドされて小径
側のスライド脚を短くすることにより、両端の走行車輪
をそれぞれ管内面に当接させて良好に走行することがで
きる。さらに、曲管部ではスライド脚が内周側にスライ
ドされて外周側のスライド脚を短くすることにより、両
端の走行車輪をそれぞれ管内面に当接させて良好に走行
することができる。さらにまた、管の内面に凹凸があっ
ても、スライド脚の回動範囲およびスライド範囲では容
易に乗り越えることができる。そして使用しない状態で
は、小内径用にスライド脚を回動させておくことによ
り、全体を極めてコンパクトにすることができ、運搬に
便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る走行装置を具備した管清掃用ロボ
ットの一実施例を示す斜視図である。
【図2】同走行装置のモデルの大径管走行状態を示す側
面図である。
【図3】同走行装置のモデルの大径管走行状態を示す側
面図である。
【図4】同走行装置のモデルの小径管走行状態を示す側
面図である。
【図5】同走行装置のモデルの大径管走行状態を示す側
面図である。
【図6】同走行装置の作用を説明する直管部走行状態の
概略側面図である。
【図7】図6に示す走行装置の概略正面図である。
【図8】同走行装置の作用を説明するレデューサー部走
行状態の概略側面図である。
【図9】図8に示す走行装置の概略正面図である。
【図10】同走行装置の作用を説明する曲管部走行状態
の概略側面図である。
【図11】図10に示す走行装置の概略正面図である。
【図12】(a)(b)(c)はそれぞれ従来の管内走
行装置の基本構成を示す概略側面図である。
【符号の説明】
P 管 SP 直管部 RP レデューサー部 CP 曲管部 C 軸心 1 ロボット本体 2 ジェット水噴射ノズル 3 清掃滓回収装置 4 走行装置 21 脚支持部材 21a ガイド部 22 スライド脚 23A,23B 走行車輪 23a 輪体 23b キャスターフレーム 24 操舵用モーター 25 走行用モーター 26 付勢用シリンダー装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 隆康 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 間島 幹雄 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 駒田 周治 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内 (72)発明者 有本 和彦 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28号 日立造船株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボット本体の周部に管軸心を中心とし
    て等間隔毎に少なくとも3個の脚支持部材を半径方向の
    軸心回りに回動自在に配設し、これら脚支持部材に、そ
    れぞれ両端部に走行車輪を有するスライド脚を長さ方向
    にスライド自在に設け、前記スライド脚を脚支持部材を
    中心として接線方向に回動し走行車輪を管内面に付勢す
    る付勢手段を設けたことを特徴とする管用ロボットの走
    行装置。
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