JPH07291125A - 管内自走装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな曲り部分や立上り部分を有する細管内
で使用しても、停止したり車輪が破損したりするおそれ
のない管内自走装置を提供する。 【構成】 巻き方向が等しい第１コイルスプリング体１
及び第２コイルスプリング体３の各々に周方向に約１８
０度づつ角度をずらして（約９０度づつ又は約１２０度
づつ角度をずらす場合もある）複数の車輪７を取り付け
る。第１コイルスプリング体１の後端をモータ２３の回
転部２５前側に固定し、第２コイルスプリング体３の先
端をモータ２３の回転部２５後側に固定する。モータ２
３の固定部２４をチューブ２１に嵌めて取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水道管内や排水管内の調
査などに用いる管内自走装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水管等の破損状態などを調査するため
の管内自走装置としては下側に車輪を備えたものが広く
用いられていて、テレビカメラなどを搭載してこの自走
装置を下水管内などで移動させることにより調査を行な
っている。

【０００３】しかしながら、管径の小さい一般家庭用の
水道管や排水管（内径１５０ｍｍ未満）などにこの形式
の管内自走装置を用いると、装置が小型で軽くなるため
に管内の堆積物などを排除したり乗り越えたりすること
ができない場合もある。しかもこのような細管は急な曲
がり部分や立上り部分を有していることが多く、したが
ってこの形式の自走装置を細管の調査用として使用して
も満足な調査結果を期待することはできない。そこで、
小型テレビカメラをスネークワイヤなどで押し込んだ
り、ファイバースコープをスネークワイヤなどに取り付
けて挿入するといったことで細管内を調査しているが、
曲がった箇所ではスネークワイヤなどが細管の内面と強
く接触して大きな摩擦抵抗が発生するために円滑に押し
込み又は挿入を行うことができず、特に立上り部分では
小型テレビカメラやスネークワイヤなどの重さが加わる
ために押し込み又は挿入が困難となることがある。

【０００４】このような問題点を解消するために、フレ
キシブルな支持基体に複数の車輪を取り付け、この支持
基体を回転させることにより車輪を管の内面上で螺旋状
に移動させる形式の管内自走装置が開発され使用されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この形式の管内自走装
置では、立上り部分においても支持基体に必要な回転力
を与えさえすれば、車輪が管の内面に押し付けられた状
態で螺旋状に移動して装置が上昇していくのであるが、
管の曲がった箇所における車輪の移動方向に正確に対応
して支持基体が変形しないために、すなわち管の曲がっ
た箇所の外側で速度が大きくなるように支持基体が移動
しないために、自走装置が停止したり、車輪が破損した
りするおそれがある。

【０００６】そこで、本発明は急な曲がり部分や立上り
部分を有する細管内で使用しても、停止したり車輪が破
損したりするおそれのない管内自走装置の提供を目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の管内自走装置は、外径が管の内径より小さ
いコイルスプリング体と、このコイルスプリング体を回
転させる駆動機構と、管の内面に押し付けられるように
前記コイルスプリング体に取り付けられ、このコイルス
プリング体の回転により管の内面上を螺旋状に移動する
複数の車輪と、を備えたものである。

【０００８】駆動機構としては、コイルスプリング体の
内側に挿入され、このコイルスプリング体と連結された
スネークワイヤなどを周方向に回転させるといったもの
を用いることも可能であるが、非回転的支持体にモータ
を取り付け、このモータの駆動力をコイルスプリング体
に伝達するものが装置の機能上好ましい。モータには前
方又は後方に延びるように１つのコイルスプリング体を
連結する場合もあるが、安定した大きな推進力を得るた
めには、前方及び後方に延びるように２つのコイルスプ
リング体を連結するのが効果的である。

【０００９】より大きな推進力を得るために、支持体を
管の曲がりに対応して変形し、かつ伸縮可能な長いフレ
キシブル体として構成し、モータを、この支持体を中心
として回転するように長さ方向に複数個取り付ける場合
がある。この場合には、管の長さ方向に延びる支持体に
モータからの反力が作用してねじれが生じないように、
隣接するモータを互いに逆方向に回転させることが好ま
しい。

【００１０】きわめて大きな推進力を得るために、コイ
ルスプリング体が管の全長にわたって配置されるように
構成することがある。

【００１１】管の内径の変化や堆積物などの障害物の存
在に、より円滑に対応できるように、車輪は弾性体を介
してコイルスプリング体に取り付けられていることが効
果的である。

【００１２】

【作用】コイルスプリング体を回転させると車輪が管の
内面上を螺旋状に移動して、コイルスプリング体、した
がって管内自走装置は同時に管内を前進又は後退する。
車輪はコイルスプリング体の巻き形状に沿って間隔をあ
けて複数個設けられるが、周方向の角度が約９０度、約
１２０度又は約１８０度づつずれるように設けられるこ
とが多い。車輪は取付部分のスプリング体と並行になる
ように、そしてコイルスプリング体の外側に又はコイル
スプリング体の外側に突出するように取り付けられる。

【００１３】この管内自走装置が図１に示す水道管Ａの
立上り部分Ｂの曲がった箇所Ｃに差し掛かると、車輪は
曲がった箇所Ｃの外側Ｄに向う際にはコイルスプリング
体Ｅのピッチを拡大するように移動し、内側Ｆに向う際
には拡大したピッチを縮小するように移動する。コイル
スプリング体Ｅは車輪の動きに追随して図１に示すよう
に外側でピッチが大きく内側でピッチが小さくなるよう
に容易に変形しながら曲がった箇所Ｃを回転通過する。
コイルスプリング体Ｅは車輪の動きに追随して容易に変
形できる程度の比較的小さいバネ定数を有しているた
め、水道管Ａ内に堆積物などの障害物Ｇが存在すると図
２に示すように先端の前進が停止する。しかしながら、
先端の前進が停止している間にコイルスプリング体Ｅの
先端部のピッチが縮小して螺旋状の推進力及び先端を前
方に押し出そうとするバネ力が増大する。また、図３に
示すようにコイルスプリング体Ｅのピッチが縮小すると
スプリング径が大きくなって（スプリング体Ｈの傾きが
小さくなる）車輪Ｉが水道管Ａの内面に強く押し付けら
れ、それだけコイルスプリング体Ｅの先端部の螺旋状の
推進力が増大する。したがって、コイルスプリング体Ｅ
のバネ定数が比較的小さくても管内自走装置は障害物Ｇ
を排除し又は乗り越えて前進することとなる。

【００１４】支持体にモータを取り付けたものを駆動機
構として用いる場合には、モータに連結されるコイルス
プリング体の長さが問題となる。コイルスプリング体が
短い場合には大きな推進力を得ることができず、またコ
イルスプリング体が長い場合には変形が大きくなって円
滑な移動を期待できない。そこで、モータに前方及び後
方に延びるように巻き方向が等しいコイルスプリング体
を２つ連結することにより、１つのコイルスプリング体
の長さを短くしながら全体のコイルスプリング体を充分
な長さのものとして構成することができる。

【００１５】モータとしては例えば固定部と、この固定
部の周りを回転する円筒型の回転部とから構成されてい
るものを用いることができ、コイルスプリング体は回転
部の前側と後側にそれぞれ取り付けられる。固定部も円
筒型である中空型モータは支持体に嵌め付けて簡単に取
り付けることができる。推進力をより大きくするために
はコイルスプリング体と連結されたモータをフレキシブ
ルな長い支持体に複数個取り付ければよいが、この場合
にモータを同じ方向に回転させると、モータからの反力
により支持体に無理なねじれが生じて亀裂が発生した
り、支持体の内側に通されることのある電源・信号ケー
ブルなどを傷める場合もある。そこで、隣接するモータ
を互いに逆方向に回転させてモータからの反力を相殺す
る。隣接するモータに取り付けられているコイルスプリ
ング体の巻き方向を互いに逆としておけば互いに逆方向
の回転により同一方向の推進力を得ることができる。

【００１６】コイルスプリング体が管の全長にわたって
配置されるように構成すれば、十分な回転力を与えるこ
とによりＵ字形に曲がった管内でも確実に移動できるだ
けの推進力を得ることができる。

【００１７】弾性体が変形することによりコイルスプリ
ング体に大きな変形が生じることを防止できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図４乃至図１２を参
照して説明する。

【００１９】図４は本発明に係る管内自走装置が水道管
内を移動している状態を示す図、図５は管内自走装置の
斜視図である。

【００２０】外径が水道管Ａの内径より小さい右巻きの
第１コイルスプリング体１及び同じく右巻きの第２コイ
ルスプリング体３の各々には周方向に角度が約１８０度
づつずれながら複数の取付部材５が外側に延びるように
設けられ、この取付部材５は先端に車輪７を有してい
る。車輪７は、取付部材５に回転自在に取り付けられた
支持盤９とこの支持盤９の外周に嵌められたタイヤ１１
とから構成され、取付部材５は、図６及び図７に示すよ
うに板バネ１３（弾性体）と、この板バネ１３の一端に
設けられた取付ピン１５及び他端（先端）に設けられ、
車輪７を回転自在に支える車軸１７とから構成されてい
る。取付ピン１５は回り止め構造を介してコイルスプリ
ング体に嵌め付けられているが、取り外すことが可能で
あり、水道管Ａの内径に適合した別の取付部材を選択し
てコイルスプリング体に嵌め付けることができるように
構成されている。車輪７は図７に示すように取付部分の
スプリング体１９と平行に取り付けられ、コイルスプリ
ング体の回転により円滑に水道管Ａの内面上を螺旋状に
移動するように構成されている。車輪形式としては、移
動方向をスムーズに変化させることができるように単一
車輪形式が採用されているが、図８に示すように推進力
を高めるための二重車輪形式を採用することも可能であ
る。また、二重車輪形式としては、スプリング体１９を
基準として一方側に２つの車輪７を配置する図８の方式
のものの他に、図９に示すように、回り止め構造を介し
てコイルスプリング体に嵌め付けられた取付ピン１６
と、この取付ピン１６の両端に一端が取り付けられた板
バネ１３，１３と、この板バネ１３，１３の他端（先
端）に設けられた車軸１８とから取付部材６を構成し、
車軸１８の両端に車輪７をそれぞれ取り付けて車輪７を
スプリング体１９の両側に配置する方式のものもある。
この場合にも取付ピン１６は取り外すことが可能なよう
に構成することが好ましい。スプリング体１９としては
断面形状が円形のものを用いているが、取付部材５，６
を確実に取り付けることができ、かつ容易に取り外すこ
とができるような構造を構成しやすくするために断面形
状が正方形又は長方形などの非円形のものを用いること
も可能である（図１０参照：図１０は断面形状が上下方
向に長い長方形のスプリング体１９を用いた場合を示
す）。

【００２１】第１コイルスプリング体１の後端は、チュ
ーブ２１（支持体）に嵌め付けて取り付けられた中空型
のモータ２３の回転部２５前側に固定され、第２コイル
スプリング体３の先端は、モータ２３の回転部２５後側
に固定されている。第１コイルスプリング体１と第２コ
イルスプリング体３はともに右巻きのものであって、モ
ータ２３の回転部２５をチューブ２１を中心として矢印
Ｘ方向に回転させると、自走装置は矢印Ｙ方向に前進す
る。そして、モータ２３の回転部２５を矢印Ｘ方向と反
対方向に回転させると、自走装置は矢印Ｚ方向に後退す
ることとなる。自走装置が矢印Ｙ方向に前進して水道管
Ａの曲がった箇所に差し掛かると、第１コイルスプリン
グ体１は曲がった箇所に対応して変形し、モータ２３が
この曲がった箇所をスムーズに前進通過するように案内
する。自走装置が逆に矢印Ｚ方向に後退して水道管Ａの
曲がった箇所に差し掛かると、第２コイルスプリング体
３は曲がった箇所に対応して変形し、モータ２３がこの
曲がった箇所をスムーズに後退通過するように案内す
る。モータ２３に第１コイルスプリング体１又は第２コ
イルスプリング体３の一方のみを固定した場合には、前
進又は後退する際に曲がった箇所でモータ２３が水道管
Ａの内面と強く接触してスムーズに通過できないおそれ
がある。

【００２２】チューブ２１にはゴム管や外側を布等で被
覆したスプリングなどを用いることができ、このチュー
ブ２１の内側に電源・信号ケーブルなどを挿入する。ま
た、チューブ２１に代えてコイルスプリングを用い、こ
のコイルスプリング内に小型のテレビカメラなどを収容
してコイルスプリングの隙間から水道管Ａ内を撮影する
ことも可能であり、このように構成することにより、チ
ューブ２１の外側にテレビカメラなどを配置した場合に
生じるおそれのあるテレビカメラなどと水道管Ａの内面
との接触を防止することができる。

【００２３】図１１は連結型の管内自走装置を示す図で
ある。

【００２４】管内自走装置は、チューブ２１と、車輪７
を備えた第１及び第２コイルスプリング体１，３及びモ
ータ２３から構成される回転駆動機構を備えているが、
連結型の管内自走装置はチューブ２１にさらに必要数の
回転駆動機構（図１１の場合は２つ）を取り付けて全体
のコイルスプリング体の長さを延ばしたものであり、コ
イルスプリング体が水道管Ａの全長にわたって配置され
るようになるまで延ばす場合もある（仮想線参照）。回
転駆動機構２７，２９間には、図１２に示すようにチュ
ーブ２１に取り付けられたカップリング３１を配置する
場合があり、第２コイルスプリング体３の後端がカップ
リング３１の前側部３３に、第１コイルスプリング体１
の先端が前側部３３と回転自在に組み合されているカッ
プリング３１の後側部３５にそれぞれ固定され、第２コ
イルスプリング体３の後端及び第１コイルスプリング体
１の先端の車輪７を安定して移動させる。回転駆動機構
２７の第１及び第２コイルスプリング体１，３は右巻き
のものであるが、回転駆動機構２９の第１及び第２コイ
ルスプリング体１，３は左巻きのものであり、回転駆動
機構２７，２９のそれぞれのモータ２３を互いに逆方向
に回転させることにより、自走装置は前進又は後退す
る。それぞれのモータ２３の固定部２４（図５参照）か
らチューブ２１に作用する回転反力は相殺される。カッ
プリング３１を設ける場合にはカップリング３１の前側
部３３と後側部３５は互いに逆方向に回転することとな
る。

【００２５】なお、チューブ２１を切断しておき、カッ
プリング３１によって接続するという構成を採用する場
合もある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の管内自走
装置は、コイルスプリング体が車輪の移動方向に対応し
てスムーズに変形するため、大きな曲がり部分や立上り
部分を有する、例えばビル内の配管のような細管内も支
障なく移動することができる。

【００２７】また、本発明が提示する駆動機構を採用す
ることにより、安定した大きな推進力を得ることが可能
となる。

【００２８】さらに、本発明が提示する車輪の取付手段
を採用することにより、コイルスプリング体に無理な変
形が生じるのを防止してスムーズな移動を継続させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管内自走装置が水道管の立上り部分を
上昇移動していく過程を示す概念図である。

【図２】障害物に当った際の管内自走装置の変形状態を
示す概念図である。

【図３】コイルスプリング体の変形による車輪を押し付
ける力の変化を説明する図である。

【図４】本発明に係る管内自走装置が水道管内を移動し
ている状態を示す図である。

【図５】管内自走装置の斜視図である。

【図６】車輪の取付状態を示す正面図である。

【図７】車輪の取付状態を示す平面図である。

【図８】車輪形式の変更例を示す平面図である。

【図９】車輪形式の他の変更例を示す平面図である。

【図１０】スプリング体の変更例を示す正面図である。

【図１１】連結型の管内自走装置を示す図である。

【図１２】他の連結型の管内自走装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１コイルスプリング体 ３ 第２コイルスプリング体 ７，Ｉ 車輪 １３ 板バネ（弾性体） ２１ チューブ（支持体） ２３ モータ Ａ 水道管 Ｅ コイルスプリング体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外径が管の内径より小さいコイルスプリ
   ング体と、このコイルスプリング体を回転させる駆動機
   構と、管の内面に押し付けられるように前記コイルスプ
   リング体に取り付けられ、このコイルスプリング体の回
   転により管の内面上を螺旋状に移動する複数の車輪と、
   を備えたことを特徴とする管内自走装置。
2. 【請求項２】 前記駆動機構は、支持体と、この支持体
   に取り付けられたモータと、から構成され、前記コイル
   スプリング体はこのモータに連結されていることを特徴
   とする請求項１記載の管内自走装置。
3. 【請求項３】 前記モータには、前方及び後方に延びる
   ように前記コイルスプリング体が２つ連結されていて、
   この２つのコイルスプリング体は巻き方向が等しいこと
   を特徴とする請求項２記載の管内自走装置。
4. 【請求項４】 前記支持体は管の曲がりに対応して変形
   し、かつ伸縮可能な長いフレキシブル体であり、前記モ
   ータはこの支持体を中心として回転するように長さ方向
   に複数個取り付けられていて、隣接する前記モータは互
   いに逆方向に回転し、かつ隣接する前記モータに取り付
   けられている前記コイルスプリング体は互いに巻き方向
   が逆であることを特徴とする請求項２又は３記載の管内
   自走装置。
5. 【請求項５】 前記コイルスプリング体は管の全長にわ
   たって配置されることを特徴とする請求項１、２、３又
   は４記載の管内自走装置。
6. 【請求項６】 前記車輪は弾性体を介して前記コイルス
   プリング体に取り付けられていることを特徴とする請求
   項１、２、３、４又は５記載の管内自走装置。