JPH10180655A

JPH10180655A - 管内の異物除去装置

Info

Publication number: JPH10180655A
Application number: JP8339149A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Fujisawa; 友二藤沢; Tadashi Morimoto; 匡森本; Shinji Sakai; 信二酒井; Shinichi Takagi; 信以智高木; Tatsuyoshi Sakai; 達能酒井
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-07-07

Abstract

(57)【要約】【課題】管に詰まった異物を効率良く除去する。【解決手段】走行台車３１を管内の異物のある位置ま
で移動し、エアーシリンダ２９を伸縮し、更に、エアー
シリンダ３２の各々の伸縮を制御してエアーシリンダ２
９の首振りを制御し、爪２２の位置決めをする。位置決
め後、爪開閉用エアーシリンダ２８を伸ばすと爪２２は
板ばね２５の力によって内側から外側に押し開かれる。
異物を８本の爪２２の内側に位置させたら爪開閉用エア
ーシリンダ２８を縮める。これにより、爪２２はラッパ
状のガイド２４に沿って、その内側に引き込まれて爪先
が閉じ爪２２の内側の異物が把持される。次いで、異物
除去装置を管外に排出することにより異物は除去され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、配管等の狭隘部
において使用する管内の異物除去装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】種々の配管の内部には、種々の異物が詰
まるといった問題がある。特開平５−２７０６０８号公
報は、配管内の閉塞状態を解除するためのロボット１と
して、図７、図８に示すような装置を開示する。図面に
示すように、走行体２は枢支された脚７と、脚７の先端
に軸着された車輪８と、車輪８と走行体２との間の距離
を調整し且つ車輪８をごみ輸送管６の内周面に押し付け
るための押し付けシリンダ９とからなる走行車輪３によ
って管内を走行自在である。ごみ１７のある地点におい
て、走行体２を停止しクランプ５を輸送管６の内周面に
押し付けて走行体２を固定し、先端にカッター刃１６を
有する穿孔ボーリング４によって輸送管内６に詰まった
ごみ１７を取り除く。図７、図８において示される１０
は走行モータ、１１は変速ギヤ、１２は駆動モータ、１
３はギヤの歯、１４は外ガイド、１５はギヤ、１８はＴ
Ｖカメラ、１９は照明、２０は制御装置である（以下、
「先行技術１」という）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１では、対象が輸送管６を閉塞するごみ１７であるた
め、詰まったごみ１７はカッター刃１６によって破砕さ
れるのみで、ごみ１７を除去し回収するまでの機能は有
していない。また、カッター刃１６で破砕できるごみ１
７は、カッター刃１６を有する穿孔ボーリング４の反力
がとれる状態であることが必要で、一般に柔らかい材質
のものや軽い閉塞状態のものには適用できないといった
問題がある。

【０００４】従って、この発明の目的は、上述の課題を
解決し、配管等の狭隘部において、異物を除去しおよび
回収することができる装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
管内を移動可能な筒状の走行台車と、前記走行台車の軸
線方向に設けられた、前記軸線に対する角度を変化させ
て首振り自在のシリンダ機構と、前記シリンダ機構のシ
リンダロッドの先端に設けられた、複数本の爪を有し前
記複数本の爪が開閉自在のハンドとからなることに特徴
を有するものである。ハンドにより、異物を把持し、除
去し、回収することが可能である。請求項２記載の発
明は、請求項１記載の発明において、前記シリンダ機構
は、前記走行台車に球面座によって首振り自在に設けら
れ、前記シリンダ機構の周囲にはほぼ等角度で位相をず
らして複数の首振り用シリンダ機構が設けられており、
前記首振り用シリンダ機構のシリンダロッドは、前記シ
リンダ機構の外周面に前記首振り用シリンダ機構とほぼ
同位相で連結されており、前記シリンダ機構は、前記首
振り用シリンダ機構のシリンダロッドの伸縮量を制御す
ることにより前記球面座を支点として首振り角度を制御
自在であることに特徴を有し、アームの方向制御および
伸縮が可能であり、異物の除去、回収範囲を広くでき
る。

【０００６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記ハンドは、前記複数本の爪
と、前記シリンダ機構のシリンダロッドの先端に設けら
れた爪開閉用シリンダ機構と、前記複数本の爪に外側に
開く力を付与するためのばねと、前記複数本の爪の外側
に配され前記爪開閉用シリンダ機構のシリンダ本体の先
端に固定された、前記爪をガイドするためのラッパ状ガ
イドとを有し、前記複数本の爪は、前記爪開閉用シリン
ダ機構のシリンダロッドと連結されており、前記爪開閉
用シリンダ機構によって前記複数本の爪を前記ガイド内
に出し入れすることにより前記複数本の爪が開閉自在で
あることに特徴を有し、これにより、異物の把持機構が
シンプルなものになり、確実な動作が可能であるととも
に、狭隘部に適用するための装置の小型化が可能であ
る。

【０００７】請求項４記載の発明は、請求項１、２また
は３記載の発明において、前記シリンダ機構には、モニ
ター用のテレビカメラおよび照明が取り付けられている
ことに特徴を有し、これにより、モニター画面を見なが
ら、異物を把持し、除去し、回収することが可能であ
る。

【０００８】請求項５記載の発明は、請求項１、２、３
または４記載の発明において、前記シリンダ機構とし
て、エアーシリンダを使用することに特徴を有するもの
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１は、この発明の第一実
施形態を示す概略断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線矢視
図である。

【００１０】図１、図２に示すように、円筒状の走行台
車３１は管内周面に接触する車輪３９を備え、管内を移
動可能である。走行台車３１内には、エアーシリンダ２
９が、走行台車３１の軸線方向に、球面座３０によって
設けられている。エアーシリンダ２９のシリンダロッド
の先端には、爪開閉用エアーシリンダ２８が、走行台車
３１から突出して、エアーシリンダ２９と同軸方向に設
けられている。エアーシリンダ２９、エアーシリンダ２
８、球面座３０によってアーム２６が構成される。

【００１１】８本の爪２２は、各爪２２毎に支点２３に
よって回転支持されている。８本の爪２２には、内側か
ら外側に押し開く力を付与するための板ばね２５が取り
付けられている。８本の爪２２は、爪開閉用エアーシリ
ンダ２８のシリンダロッドの先端にユニバーサルジョイ
ント２７を介して連結されている。８本の爪２２の外側
には、爪２２の後半部の支点２３部分をその内部に格納
可能な、両側に開口を有する、半楕円形のラッパ状ガイ
ド２４が配されている。該ガイド２４の小開口部は、エ
アーシリンダ２８のシリンダ本体の先端に固定されてい
る。爪２２、ガイド２４、ユニバーサルジョイント２
７、板バネ２５によってハンド２１が構成される。

【００１２】爪開閉用エアーシリンダ２８を作動する
（シリンダロッドを出し入れする）ことにより、８本の
爪２２が支点２３部分においてガイド２４の内外に出入
りし、８本の爪２２が開閉自在である。

【００１３】エアーシリンダ２９の周囲には、９０度の
等角度で位相をずらして、エアーシリンダ２９を首振り
させるための４つのエアーシリンダ３２（３２ａ、３２
ｂ、３２ｃ、３２ｄ）が、走行台車３１の内側に固定さ
れて設けられている。エアーシリンダ３２（３２ａ、３
２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）のシリンダロッドの各々は、滑
車３３を介したワイヤ３４によって、エアーシリンダ２
９のシリンダ本体の後端２９ａにエアーシリンダ３２
ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの各々とほぼ同位相で連結
されている。エアーシリンダ２９はその中央部で球面座
３０によって支持されており、この球面座３０の回動作
用、および、エアーシリンダ３２（３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ、３２ｄ）の動作制御（シリンダロッドの伸縮量の
制御）により、球面座支持部分を仮想支点ａとして、例
えば角度αの範囲内で回動（首振り）自在である（図１
参照）。更に、爪２２はユニバーサルジョイント２７の
作用により、更に、微細に首振り可能である。なお、６
本のエアーシリンダ２８、２９、３２ａ、３２ｂ、３２
ｃ、３２ｄへのエアー供給の制御は、走行台車３１に搭
載されている電磁弁３５によって行なわれる。

【００１４】エアーシリンダ２９には、ハンド２１の先
端を視野に持つテレビカメラ３６およびテレビカメラ３
６用の照明３７も取り付けられている。この第一実施形
態の走行台車３１は、駆動部分を別の車両に持ち、複数
両編成で走行するように構成されており、ベンド（曲
部）を有する複雑な配管内であっても走行可能である。

【００１５】管内の異物を除去する場合においては、走
行台車３１を異物のある位置に到達させた後、エアーシ
リンダ２９を伸縮させて（シリンダロッドを出し入れし
て）ハンド２１（爪２２）の走行台車進行方向の位置決
めを行ない、次いで、エアーシリンダ３２（３２ａ、３
２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）の各々の伸縮を制御して（シリ
ンダロッドを出し入れして）エアーシリンダ２９の首振
りを制御し、エアーシリンダ２９の配管径方向における
位置決めを行う。かくして、爪２２を所望の位置に位置
決め可能である。

【００１６】アーム２６の伸縮量Ｓは、即ち、エアーシ
リンダ２９のシリンダロッドのストロークとなる。球面
座３０によって支持されたエアーシリンダ２９の首振り
可能な角度αは、走行台車３１、エアーシリンダ２９、
エアーシリンダ３２、球面座３０の各寸法および取り付
け位置等によって決まるが、首振り角度の微調整が必要
な場合には、ストッパー３８を用いることができる。

【００１７】ハンド２１（爪２２）の位置決めが終了し
た後、爪開閉用エアーシリンダ２８を伸ばすと（シリン
ダロッドを出すと）、８本の爪２２は板ばね２５の力に
よって内側から外側に押し開かれる。その時点で最終的
なハンド２１（爪２２）の位置決めを行なう。そして、
異物を８本の爪２２の内側に位置させ、次いで、爪開閉
用エアーシリンダ２８を縮める（シリンダロッドを入れ
る）。爪開閉用エアーシリンダ２８が板ばね２５の力以
上の力で縮められると、爪２２はラッパ状のガイド２４
に沿って、その内側に引き込まれ、爪先が閉じられる。
これによって、爪２２の内側の異物が把持される。８本
の爪２２を開いたときの開口寸法Ｄおよび爪２２の把持
力は、爪２２およびガイド２４の形状ならびに爪開閉用
エアーシリンダ２８の力により決まり、所望の条件に設
定することが可能である。

【００１８】異物を把持したら、その状態で走行台車３
１は所望の位置まで異物を運搬し、そして、異物を除去
し、回収する。ただし、異物除去に必要な力、例えば、
異物が配管を閉塞している場合や配管に固着している場
合において、異物を引き剥がす力が爪開閉用エアーシリ
ンダ２８の力以上になると、爪２２は自動的に開き、異
物の回収の諦めとなり、異物を放す。これにより、走行
台車３１が配管等の狭隘部で走行不能な状態になること
はない。

【００１９】走行台車３１は、配管等の狭隘部を走行す
る際、エアーシリンダ２９を縮め、および、その首振り
機能によって、その通過性を向上させることが可能であ
る。それでも、異物を把持した状態で走行が困難である
と予想される場合には、一旦異物を放し、回収する異物
の分量を減らすこともできる。あるいは、爪２２が自動
的に開き、異物を放す前に、回収を諦め、異物を放置す
ることも爪開閉用エアーシリンダ２８の操作のみで可能
である。

【００２０】図３は、この発明の第二実施形態を示す概
略断面図、図４は図３のＡ−Ａ線矢視図である。図３、
図４に示すように、本実施形態では、エアーシリンダ２
９は、２段式のエアーシリンダを用いており、エアーシ
リンダの寸法に比して、アーム伸縮量Ｓを大きくとるこ
とを可能にしている。また、エアーシリンダ２９はその
端部で球面座３０によって支持されており、球面座３０
の周囲に９０度の角度で位相をずらして走行台車３１の
後端部に設けられた４つのエアーシリンダ３２（図３参
照）によってエアーシリンダ２９のシリンダ本体の端面
を押すことにおり、エアーシリンダ２９（アーム２６）
の首振りを行う構造となっている。

【００２１】図５は、ハンドの形状の一実施形態を示す
概略断面図、図６はハンドの形状の他の実施形態を示す
概略断面図である。図５、図６は、爪２２を開いたとき
の開口寸法Ｄおよび爪２２の把持力を、爪２２、ガイド
２４の形状によって変更した実施形態を示している。図
面において、Ａは把持点、Ｂは接触点、Ｃは支点を示
す。把持力は、下記式（１）によって算出できるので、
図５と図６とを比較すると、開口寸法Ｄ、把持力Ｆとも
図５の方が大きくなる。また、爪２２の本数は、８本に
限定されるものではなく、２本以上であればよい。

【００２２】Ｆ＝（Ｌ₂・Ｐ・ｓｉｎθ）／Ｌ₁ ・・・（１）ただし、Ｆ：把持力Ｐ：爪開閉用エアーシリンダの力Ｌ₁：数１

【００２３】

【数１】

【００２４】Ｌ₂：数２

【００２５】

【数２】

【００２６】θ ：数３

【００２７】

【数３】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、以下のような工業上有用な効果がもたらされる。

【００２９】配管等の狭隘部において、迅速に異物
の位置まで移動し、異物を把持し、除去、回収できる。アームに取り付けたテレビカメラによって、モニタ
ー画面を見ながら、移動および異物の把持、除去、回収
ができる。

【００３０】異物の把持機構がシンプルであるため
に、確実な動作が可能であるとともに、狭隘部に適用す
るための装置の小型化が可能である。アームを構成するシリンダ機構の方向制御および伸
縮が可能であるために、異物の除去、回収範囲を広くで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の異物除去装置の第一実施形態を示す
概略断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】この発明の異物除去装置の第二実施形態を示す
概略断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線矢視図である。

【図５】ハンドの形状の一実施形態を示す概略断面図で
ある。

【図６】ハンドの形状の他の実施形態を示す概略断面図
である。

【図７】先行技術１の管内の閉塞解除ロボットを示す側
面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線矢視図である。

【符号の説明】

１ロボット２走行体３走行車輪装置４穿孔ボーリング５クランプ６ごみ輸送管７脚８車輪９押し付けシリンダ１０走行モータ１１変速ギヤ１２駆動モータ１３ギヤの歯１４外ガイド１５ギヤ１６カッター刃１７ごみ１８ＴＶカメラ１９照明２０制御装置２１ハンド２２爪２３支点２４ガイド２５板ばね２６アーム２７ユニバーサルジョイント２８爪開閉用エアーシリンダ２９エアーシリンダ３０球面座３１走行台車３２首振り用エアーシリンダ３３滑車３４ワイヤ３５電磁弁３６テレビカメラ３７照明３８ストッパー３９車輪 α 首振り角度Ｄ開口寸法Ｓアーム伸縮量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井信二東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者高木信以智東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者酒井達能東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管内を移動可能な筒状の走行台車と、前
記走行台車の軸線方向に設けられた、前記軸線に対する
角度を変化させて首振り自在のシリンダ機構と、前記シ
リンダ機構のシリンダロッドの先端に設けられた、複数
本の爪を有し前記複数本の爪が開閉自在のハンドとから
なることを特徴とする管内の異物除去装置。
【請求項２】前記シリンダ機構は、前記走行台車に球
面座によって首振り自在に設けられ、前記シリンダ機構
の周囲にはほぼ等角度で位相をずらして複数の首振り用
シリンダ機構が設けられており、前記首振り用シリンダ
機構のシリンダロッドは、前記シリンダ機構の外周面に
前記首振り用シリンダ機構とほぼ同位相で連結されてお
り、前記シリンダ機構は、前記首振り用シリンダ機構の
シリンダロッドの伸縮量を制御することにより前記球面
座を支点として首振り角度を制御自在である請求項１記
載の装置。
【請求項３】前記ハンドは、前記複数本の爪と、前記
シリンダ機構のシリンダロッドの先端に設けられた爪開
閉用シリンダ機構と、前記複数本の爪に外側に開く力を
付与するためのばねと、前記複数本の爪の外側に配され
前記爪開閉用シリンダ機構のシリンダ本体の先端に固定
された、前記爪をガイドするためのラッパ状ガイドとを
有し、前記複数本の爪は、前記爪開閉用シリンダ機構の
シリンダロッドと連結されており、前記爪開閉用シリン
ダ機構によって前記複数本の爪を前記ガイド内に出し入
れすることにより前記複数本の爪が開閉自在である請求
項１または２記載の装置。
【請求項４】前記シリンダ機構には、モニター用のテ
レビカメラおよび照明が取り付けられている請求項１、
２または３記載の装置。
【請求項５】前記シリンダ機構として、エアーシリン
ダを使用する請求項１、２、３または４記載の装置。