JPH07291124A - 管内移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のフレキシブルアクチュエータを連結し
た簡易な構成で大きな牽引力を有する管内移動装置を提
供する。 【構成】 管内（１）の軸線方向へ移動する管内移動装
置（１０）であって、柱状の形状を有し長手方向に連結
される複数のアクチュエータ（１１）と、前記複数のア
クチュエータ（１１）を所定の順序で長手方向に伸縮す
る駆動制御手段（１４）と、各前記アクチュエータ（１
１）の長手方向の両端部またはこの両端部の延長部に取
り付けられ、前記アクチュエータの伸縮に応じて前記管
の半径方向へ進退し、管壁（１ａ）への接触を行う支持
切り換え部材（１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１
７，１９）と、を備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管内移動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】長手方向に伸縮可能なアクチュエータと
してゴム製の流体アクチュエータが知られており（特開
平１ー２４７８０９号公報）、このゴム製の流体アクチ
ュエータを用いた移動機構が提案されている（特開平４
ー３０３０８１号公報）。

【０００３】特開平４ー３０３０８１号公報では図１１
に示すように、２つの直列に接続されたフレキシブルア
クチュエータ２Ａ，２Ｂを管内で移動させる技術が開示
されている。フレキシブルアクチュエータ２Ａ，２Ｂに
は、チューブ３を介して流体源４から流体が供給され
る。流体源４は制御部５によって制御される。制御部５
はフレキシブルアクチュエータ２Ａ，２Ｂに互いに１／
４位相差をつけて湾曲駆動させる。この結果、管内壁１
ａとフレキシブルアクチュエータ２Ａ，２Ｂとの干渉に
よって、進行波状のフレキシブルアクチュエータ２Ａ，
２Ｂが変形し管内１の軸線方向へ進退する。

【０００４】また、特開平４ー３０３０８１においては
図１２に示すように、フレキシブルアクチュエータ６の
両端に、加圧により管径方向に膨脹する２つの空気圧ア
クチュエータ６Ａ，６Ｂがとりつけられている。フレキ
シブルアクチュエータ６の管軸方向の伸縮動作と空気圧
アクチュエータ６Ａ，６Ｂによる管内壁１ａへの支持動
作とにより、フレキシブルアクチュエータ６はインチワ
ームとして駆動される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
に示す場合については、フレキシブルアクチュエータ２
Ａ，２Ｂの管壁１ａへの押し付け力が小さいために大き
なけん引力を得ることができないといった問題点があっ
た。これはフレキシブルアクチュエータ２Ａ，２Ｂが本
来、軸方向には大きな伸長力が得ることができるが湾曲
方向の力には小さな力しか得られないという特徴に起因
している。

【０００６】また、図１２に示す場合においては、空気
圧アクチュエータ６Ａ，６Ｂによって大きな支持力が得
られるため、大きなけん引力を得ることができるもの
の、以下の２点の問題点があった。すなわち、１）フレ
キシブルアクチュエータ６以外に別構造のフレキシブル
アクチュエータ６Ａ，６Ｂが必要となり、これらのフレ
キシブルアクチュエータ６Ａ，６Ｂを動かすために新た
に送気チューブ、空気圧制御バルブを追加する必要があ
った。２）フレキシブルアクチュエータ６の横方向の剛
性が低いために、フレキシブルアクチュエータ６を伸長
させようとすると、しばしば図１２（ｂ）に示すように
形状が湾曲し管軸方向に真直ぐ伸長できないことがあっ
た。

【０００７】そこで本発明の目的は、上記従来技術の有
する問題を解消し、複数のフレキシブルアクチュエータ
を連結した簡易な構成で大きなけん引力を有する管内移
動装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による管内移動装置は、管内の軸線方向へ移
動する管内移動装置であって、柱状の形状を有し長手方
向に連結される複数のアクチュエータと、前記複数のア
クチュエータを所定の順序で長手方向に伸縮する駆動制
御手段と、各前記アクチュエータの長手方向の両端部ま
たはこの両端部の延長部に取り付けられ、前記アクチュ
エータの伸縮に応じて前記管の半径方向へ進退し、管壁
への接触を行う支持切り換え部材と、を備えることを特
徴とする。

【０００９】また、前記支持切り換え部材は、前記アク
チュエータの長手方向の端部に固着された板部材と、各
前記板部材に取り付けられた複数の固定接続部と、前記
アクチュエータの側部に位置し前記管の半径方向へ進退
可能な複数の可動接続部と、前記アクチュエータの長手
方向に対向する一対の前記固定接続部に各々一端が旋回
自在に取り付けられ、各々他端が前記可動接続部に旋回
自在に取り付けられた複数の横リンクと、前記アクチュ
エータの伸縮に応じて一端が前記管壁への接触を行うよ
うに他端が前記可動接続部に旋回自在に取り付けられた
複数の支持リンクと、を有することを特徴とする。

【００１０】また、前記支持リンクは、前記アクチュエ
ータ側部の対向する側に位置する複数の一対の支持リン
クからなり、前記一対の支持リンクは前記管の半径方向
に互いに対向する位置で前記管壁と接触可能であること
を特徴とする。

【００１１】また、前記支持切り換え部材は、前記アク
チュエータの長手方向の端部に固着された板部材と、一
方の前記板部材と他方の前記板部材との間に端部が取り
付けられ、前記アクチュエータの側部へ弧状をなす複数
の板ばね部材とを有し、各前記板ばねは前記アクチュエ
ータの伸縮に応じて前記板ばね部材の一部を前記管の半
径方向へ進退させ管壁への接触を行うことを特徴とす
る。

【００１２】また、複数の前記板ばね部材は、前記アク
チュエータ側部の対向する側に位置する一対の板ばね部
材からなり、前記一対の板ばね部材は前記管の半径方向
に互いに対向する位置で前記管壁と接触可能であること
を特徴とする。

【００１３】また、管内の軸線方向へ移動する管内移動
装置であって、前記管の長手方向および半径方向へ伸縮
可能なアクチュエータが長手方向に連結されてなり、前
記アクチュエータを所定の順序で伸縮する駆動制御手段
を備え、前記アクチュエータの側部は、伸縮に応じて前
記管の半径方向へ進退し管壁への接触を行うことを特徴
とする。

【００１４】

【作用】アクチュエータの長手方向の両端部またはこの
両端部の延長部にまたがって取り付けられている支持切
り換え部材は、アクチュエータの伸縮に応じてその一部
を管の半径方向へ進退させる。支持切り換え部材の中間
部は、アクチュエータが長手方向へ縮小すると管の半径
方向へ広がって管壁へ押し付けられ、アクチュエータが
長手方向へ伸張すると管壁との接触が解除される。

【００１５】駆動制御手段によって複数のアクチュエー
タを所定順序で伸縮することにより、管内移動装置は管
内を軸線方向へ移動する。

【００１６】

【実施例】次に図面を参照して本発明の管内移動装置の
実施例を説明する。図１は本発明の管内移動装置の第１
実施例の構成とその動作シーケンスを示す図である。本
実施例の管内移動装置１０は同構造の３つのユニットＵ
１，Ｕ２，Ｕ３が長手方向に連結されて構成されてい
る。各ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は、それぞれ１つのフ
レキシブルアクチュエータ１１とこの回りに設けられた
リンク構造とを備えている。なお、フレキシブルアクチ
ュエータ１１の構成については、例えば特開平４−３０
３０８１号公報，特開平１−２４７８０９号公報に記載
されたものを使用しているため、ここでは詳細な説明を
省略する。

【００１７】図２および図３を用いて、各ユニットＵ
１，Ｕ２，Ｕ３の構成をＵ１について示す。なお、Ｕ
１，Ｕ２，Ｕ３は同一構造のため、Ｕ１を代表して説明
する。Ｕ１は、柱状形状をなし長手方向に伸縮可能なフ
レキシブルアクチュエータ１１を軸心中央部に備えてい
る。フレキシブルアクチュエータ１１はチューブ１２を
介して流体源１３から流体（例えば空気や水）が供給排
出されるようになっており、圧力制御によって長手方向
のみへ伸縮できるようになっている。流体源１３は各ユ
ニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３毎に設けられている。各流体源
１３は駆動制御装置１４に接続されており、駆動制御装
置１４によって各ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は所定の順
序で駆動される。

【００１８】フレキシブルアクチュエータ１１の長手方
向の両端部には、フレキシブルアクチュエータ１１の半
径方向に広がるアルミ板からなる円板状の板部材１５
ａ、１５ｂが接着等の手段により固着されている。板部
材１５ａの円周端部には、等間隔に４個の固定接続部１
６ａが設けられており、同様に、板部材１５ｂの円周端
部には、等間隔に４個の固定接続部１６ｂが設けられて
いる。固定接続部１６ａ，１６ｂはピン受け部２１とピ
ン２２とから構成されている。

【００１９】フレキシブルアクチュエータ１１の側部外
方には半径方向へ進退可能な４個の可動接続部１７が設
けられている。可動接続部１７は左右に位置する２個の
接続ピンから構成されている。各々４個の固定接続部１
６ａ，１６ｂは、フレキシブルアクチュエータ１１の長
手方向に対向する一対を形成し、この一対の固定接続部
１６ａ，１６ｂの各々一端には、固定接続部１６ａ，１
６ｂに旋回自在に横リンク１８ａ，１８ｂがピン２２を
介して取り付けられている。横リンク１８ａ，１８ｂの
他端は、接続ピンからなる可動接続部１７に旋回自在に
取り付けられている。

【００２０】可動接続部１７には、Ｔ字状の支持リンク
１９の一端が接続ピンからなる可動接続部１７に旋回自
在に取り付けられている。支持リンク１９は、フレキシ
ブルアクチュエータ１１の伸縮に応じて端部１９ａが半
径方向へ進退する。したがってフレキシブルアクチュエ
ータ１１が長手方向へ伸長すると支持リンク１９は管内
１の半径方向へ広がる方向へ移動し、支持リンク１９の
端部１９ａが管壁１ａへ押し付けられる。フレキシブル
アクチュエータ１１が長手方向へ縮小すると管壁１ａと
の接触が解除される。

【００２１】図３は、図１および図２に示した各ユニッ
トＵ１，Ｕ２，Ｕ３の具体的な構造を示した断面図であ
る。図３に示すように、横リンク１８ａ，１８ｂは、固
定接続部１６ａ，１６ｂのピン２２、２２と接続ピンか
らなる可動接続部１７とによって旋回自在に接続されて
いる。Ｔ字状の支持リンク１９の２つの端部は接続ピン
からなる可動接続部１７に旋回自在に接続されている。
支持リンク１９の端部１９ａにはゴム等を接着等により
設けることにより、管内壁１ａとの摩擦力を増加させ、
けん引力を増すことができる。

【００２２】次に本実施例の作用について説明する。図
２はフレキシブルアクチュエータ１１が無加圧時の状態
を示しており、横リンク１８ａ，１８ｂは内側に入り込
む方向に曲がった位置にある。フレキシブルアクチュエ
ータ１１を加圧すると管軸方向に伸長すると同時に横リ
ンク１８ａ，１８ｂが屈曲した状態から直線的になり、
支持リンク１９の端部１９ａが管壁１ａに対して突っ張
る動作を行う。フレキシブルアクチュエータ１１を加圧
しないと管軸方向に縮むと同時に、横リンク１８ａ，１
８ｂは屈曲した状態になり、支持リンク１９の端部１９
ａが管壁１ａから離れる動作を行なう。

【００２３】複数の支持リンク１９は複数の一対の支持
リンクからなり管内１の半径方向に互に対向する位置で
管壁１ａと接触可能であるので、一対の支持リンク１
９，１９の間で管壁１ａを押す力をつり合わせることが
でき、この結果、管内移動装置は管内１の軸線に沿って
移動することができる。

【００２４】図１に示すようにステップ（ａ）におい
て、ユニットＵ１，Ｕ３はフレキシブルアクチュエータ
１１が加圧された状態、Ｕ２は加圧されていない状態に
ある。各ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３は図１に示す３ステ
ップ（ａ），（ｂ），（ｃ）からなるシーケンスで、加
圧→加圧→無加圧の順に繰り返し駆動される。この時、
駆動制御装置１４を用いて隣り合うユニットの間に位相
差を与えて駆動すると、管内移動装置１０は管内１の軸
線方向へ移動する。

【００２５】なお、上述した例では、３個のフレキシブ
ルアクチュエータ１１が連結された場合を示したが、３
個に限らず、４個以上であっても構わない。また、２個
であってもよい。

【００２６】また、図４には、５つのユニットＵ１〜Ｕ
５を接続した場合の動作シーケンスを示す。図１に示し
た場合と同様に、加圧するユニットを順次切替えて駆動
し、５ステップ（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ）からなるシーケンスを繰り返すことにより、管内
移動装置１０は管内１の軸線方向へ移動する。

【００２７】また、上述した例では、フレキシブルアク
チュエータ１１を管内１の直線的な軸線方向に伸縮させ
た場合の動作について説明したが、これに限らず湾曲し
た軸線方向に進退させることも可能である。フレキシブ
ルアクチュエータ１１の湾曲動作は、フレキシブルアク
チュエータ１１の内部に区画された３個の圧力室を異な
る圧力で制御することによって可能になる。このように
して、図５に示すように、管内移動装置１０をエルボ管
やＴ字管等の湾曲した軸線方向へ移動させることが可能
となる。

【００２８】なお、上述した例においては、フレキシブ
ルアクチュエータ１１が無加圧時の状態において横リン
ク１８ａ，１８ｂが内側に入りこむ方向に曲がった位置
にある場合を示したが、本実施例はこれに限らない。図
６に示すように、フレキシブルアクチュエータ１１が無
加圧時の状態において横リンク１８ａ，１８ｂが外側方
向に曲がった位置にあって、支持リンク１９の端部１９
ａが管壁１ａに対して突っ張る動作を行うよう構成して
もよい。この場合、フレキシブルアクチュエータ１１を
加圧すると管軸方向に伸張すると同時に、横リンク１８
ａ，１８ｂは直線的な状態になり、支持リンク１９の端
部１９ａが管壁１ａから離れる動作を行なう。

【００２９】本実施例の構成によれば、フレキシブルア
クチュエータ１１の伸縮に応じて支持リンク１９を管内
１の半径方向へ進退させることができるので、複数のフ
レキシブルアクチュエータ１１を連結した簡易な構成で
大きなけん引力を有する管内移動装置を提供することが
できる。

【００３０】次に、図７乃至図９を参照して本発明の第
２実施例を以下に説明する。図７は管内移動装置を構成
する一つのユニットの構成を示す。図７において、フレ
キシブルアクチュエータ１１の長手方向の両端部には、
板部材１５ａ、１５ｂが接着等の手段により固着されて
いる。板部材１５ａと板部材１５ｂとの間には、フレキ
シブルアクチュエータ１１の側部外方へ弧状をなす板バ
ネからなる４個の弾性部材３０が架設されている。４個
の弾性部材３０の端部は、板部材１５ａ、１５ｂの円周
を等間隔に分けるように円周端部に取り付けられてい
る。

【００３１】図８に図７に示したユニットの動作を示
す。フレキシブルアクチュエータ１１の伸長時には、板
部材１５ａと板部材１５ｂとの間の距離が広がるため板
ばね部材３０は引き延ばされて弾性変形し、図８（ａ）
に示すように板ばね３０は半径方向に小さくなる方向に
変形する。また、無加圧状態にすると、図８（ｂ）に示
すように板ばね３０は、半径方向に大きくなる方向に変
形し、板ばね３０の中間部が管壁１ａへ押し付けられ
る。また、図８（ｃ）に示すように、フレキシブルアク
チュエータ１１の内部に区画された３個の圧力室を異な
る圧力で制御することによって, フレキシブルアクチュ
エータ１１の湾曲動作も可能である。

【００３２】本実施例では、軸方向の伸長と管径方向の
縮小とが同時に生じ、また軸方向の収縮と管径方向の広
がりとが同時に生じる。これは、図２に示した第１実施
例におけるユニットが管軸方向の縮小動作時には径方向
の縮小が生じ、管軸方向への伸長動作時には径方向に広
がっていたことと異なる。

【００３３】図９に本実施例の動作シーケンス例を示
す。本実施例の管内移動装置は５つのユニットＵ１〜Ｕ
５から構成される。各ユニットの径方向、および軸方向
の動作は模式的にだ円で示している。図９に示すよう
に、駆動するユニットを順次切替え５ステップ（ａ），
（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）からなるシーケンスを
繰り返すことにより、管内移動装置は管内１の軸線方向
へ移動する。ステップ（ａ）ではＵ１，Ｕ５が駆動さ
れ、ステップ（ｂ）ではＵ１，Ｕ２が駆動され、以下同
様に順番にユニットが駆動される。この場合、駆動され
るユニットは右手方向へ移行しており、この結果、管内
移動装置は左手方向へ進行する。本実施例は図４に示し
た第１実施例の場合とは異なり、ユニットを駆動する駆
動信号の伝達方向と管内移動装置の移動方向が逆方向に
なっている。

【００３４】本実施例の構成によれば、板部材１５ａと
板部材１５ｂとの間に弾性部材３０を架設してユニット
を構成したので、簡易な構成によって大きなけん引力を
有する管内移動装置を提供することができる。

【００３５】次に、図１０を参照して本発明の第３実施
例について説明する。図１０において、管内移動装置は
５つのユニットＵ１〜Ｕ５から構成されている。各ユニ
ットＵ１〜Ｕ５は、ゴム等の弾性材料で形成されたバル
ーン４１，…，４５からなる。各バルーン４１，…，４
５の内部には、各１個の圧力室４１ａ，４２ａ…，４５
ａが形成されている。各圧力室４１ａ，４２ａ…，４５
ａの圧力は、チューブ４１ｂ，４２ｂ…，４５ｂを通じ
て外部より調整できるようになっている。

【００３６】図１０に示すように、各ユニットは加圧す
ると膨張する。図１０においては、Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が
加圧された状態にある。加圧されたユニットは軸方向へ
の伸長と径方向の膨らみと同時に生じ、また軸方向の収
縮と径方向の収縮とが同時に生じる。加圧されたユニッ
トは、側部で管壁１ａと面接触するので、大きな力で管
壁１ａを押し付けることが可能である。

【００３７】本実施例の構成によれば、極めて簡易な構
成のユニットを連結するだけで、大きなけん引力を有す
る管内移動装置を提供することができる。

【００３８】以上の各実施例の説明において、固定接続
部１６ａ，１６ｂはピン受け部２１とピン２２とからな
っているが、本本発明はこれに限らず、横リンク１８
ａ，１８ｂを旋回自在に支持できるものであればよく、
ピンにより枢着された場合に限らず、例えばボールベア
リングを用いた球継手であってもよい。

【００３９】また、可動接続部１７は左右に位置する２
個の接続ピンからなるとしたが、本発明はこれに限ら
ず、１個の接続ピンを介して横リンク１８ａ，１８ｂの
各端部と支持リンク１９の端部とを枢着してもよい。

【００４０】また、可動接続部１７は接続ピンとした
が、本発明はこれに限らず、横リンク１８ａ，１８ｂと
支持リンク１９とを旋回自在に支持できるものであれば
よく、ピンにより枢着された場合に限らず、例えばボー
ルベアリングを用いた球継手であってもよい。

【００４１】また、駆動制御手段１４によって複数のフ
レキシブルアクチュエータ１１を所定順序で伸縮する
際、一群のフレキシブルアクチュエータ１１を駆動して
いるときに他郡のフレキシブルアクチュエータ１１を駆
動しなくてもよく、また複数のフレキシブルアクチュエ
ータ１１の間に所定の位相差を持たせて駆動させてもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構成によれ
ば、複数のアクチュエータを連結した簡易な構成で大き
なけん引力を有する管内移動装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管内移動装置の第１実施例の動作シー
ケンスを示す図。

【図２】第１実施例を構成するユニットを模式的に示す
斜視図。

【図３】第１実施例の具体的な構成を示す断面図。

【図４】第１実施例のユニット数を増した変形例を示す
図。

【図５】第１実施例のユニットの動作例を示す図。

【図６】第１実施例の変形例を模式的に示す斜視図。

【図７】本発明の管内移動装置の第２実施例を構成する
ユニットを模式的に示す斜視図。

【図８】第２実施例を構成するユニットの動作例を示す
図。

【図９】第２実施例の動作シーケンスを示す図。

【図１０】本発明の管内移動装置の第３実施例を示す部
分断面図。

【図１１】従来の管内移動装置を示す図。

【図１２】従来の他の管内移動装置を示す図。

【符号の説明】

Ｕ，Ｕ１，Ｕ２，…，Ｕ５ 管内移動装置を構成する駆
動機構ユニット １ 管内 １ａ 管壁 １０ 管内移動装置 １１ フレキシブルアクチュエータ １２ チューブ １３ 流体源 １４ 駆動制御手段 １５ａ，１５ｂ 板部材 １６ａ，１６ｂ 固定接続部 １７ 可動接続部 １８ａ，１８ｂ 横リンク １９ 支持リンク ２１ ピン受け部２１ ２２ ピン２２ ３０ 板ばね ４１、４２、４３、４４、４５ バルーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管内の軸線方向へ移動する管内移動装置で
   あって、 柱状の形状を有し長手方向に連結される複数のアクチュ
   エータと、 前記複数のアクチュエータを所定の順序で長手方向に伸
   縮する駆動制御手段と、 各前記アクチュエータの長手方向の両端部またはこの両
   端部の延長部に取り付けられ、前記アクチュエータの伸
   縮に応じて前記管の半径方向へ進退し、管壁への接触を
   行う支持切り換え部材と、を備えることを特徴とする管
   内移動装置。
2. 【請求項２】前記支持切り換え部材は、 前記アクチュエータの長手方向の端部に固着された板部
   材と、 各前記板部材に取り付けられた複数の固定接続部と、 前記アクチュエータの側部に位置し前記管の半径方向へ
   進退可能な複数の可動接続部と、 前記アクチュエータの長手方向に対向する一対の前記固
   定接続部に各々一端が旋回自在に取り付けられ、各々他
   端が前記可動接続部に旋回自在に取り付けられた複数の
   横リンクと、 前記アクチュエータの伸縮に応じて一端が前記管壁への
   接触を行うように他端が前記可動接続部に旋回自在に取
   り付けられた複数の支持リンクと、を有することを特徴
   とする請求項１に記載の管内移動装置。
3. 【請求項３】前記支持リンクは、前記アクチュエータ側
   部の対向する側に位置する複数の一対の支持リンクから
   なり、前記一対の支持リンクは前記管の半径方向に互い
   に対向する位置で前記管壁と接触可能であることを特徴
   とする請求項２に記載の管内移動装置。