JPS6323953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、走行条件に応じて走行機構の形状を
変化させることができる走行装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

たとえば、原子炉プラントの原子炉格納容器の
内部、又は廃棄物処理施設の内部等の放射線レベ
ルの高い区域に作業員を立入らせることは好まし
くない。

そこで、このような区域における機器の監視や
点検作業等を行なう場合は、テレビカメラ等の監
視装置及びマニピユレータ等の点検作業用機器を
走行装置に搭載し、その走行装置を遠隔操作によ
り走行させ、かつ遠隔的に機器の監視及び点検作
業を行なうことが望まれている。

また一般にこのような区域には、床面に多くの
障害物が存在し、さらに階段が設けられている場
合もあるので、平坦な床面の走行のみならず、障
害物の乗越えや階段の昇降も容易にできる走行装
置の開発が望まれる。

ところで、走行装置の走行機構としては円形の
車輪、無端状の履帯を巡回させて走行するクロー
ラ、複数の腕を放射状に延出させ、これを回転さ
せて歩行する放射腕機構などが考えられる。しか
しながら、これらはいずれも走行条件に適、不適
がある。

たとえば円形の車輪は障害物を乗越える際に上
下動するので、監視装置等を搭載した走行装置へ
の適用は好ましくない。また階段の昇降にはまつ
たく不向きである。

その点、クローラは床面の凹凸を履帯によつて
吸収するので障害物を乗越える際にも上下動が少
ない利点があり、階段の下りも可能であるが、階
段の上りには不向きである。

また放射腕機構は比較的大きな障害物の乗越え
や階段の上りには最適であるが、階段の下りは段
を踏み外ずす危険性があり、平坦な床面走行には
まつたく不向きである。

そして、このように走行機構の機能によつて移
動範囲が限られることになると、機器の監視や点
検作業を遠隔的に行なうことができる範囲が制限
されてしまい、遠隔的に行なえない範囲について
は作業員を立入らせて機器の監視や点検作業を行
なわなければならない問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされた
もので、その目的は、床面が平坦である場合は勿
論のこと、多少の凹凸があつても上下動なく円滑
に走行することができ、障害物の乗越えや階段の
昇降も可能で、放射線レベルの高い区域での機器
の監視や点検作業に好適する走行装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る走行装置は、走行装置本体と、こ
の走行装置本体に回転自在に装着されその回転中
心より複数の腕を放射状に延出させ少なくとも１
本の腕を半径方向に進退自在とした走行機構と、
この走行機構の各腕の先端部に回転自在に装着さ
れた複数のスプロケツトと、これらのスプロケツ
トに掛渡された無端状の履帯と、前記進退自在な
腕を進退駆動して前記走行機構を変形させる可動
腕駆動機構と、前記走行機構を回転駆動する走行
駆動機構と、前記スプロケツトの少なくとも１個
を回転させて前記履帯を巡回駆動する履帯駆動機
構とを具備したことを特徴とするものである。

したがつて、走行機構は可動腕駆動機構により
クローラ又は放射腕機構に変形することができ、
比較的大きな障害物の乗越えや階段の上りの際は
放射腕機構とし、それ以外の場合はクローラとし
て使用することができるものである。

〔発明の実施例〕

第１図ないし第３図は走行装置の外観を示す側
面図である。

走行装置本体１の下部側面前後には、それぞれ
左右１対の走行機構２が回転自在に装着されてい
る。また走行装置本体１の上面にはテレビカメラ
等の監視装置４、マニピユレータ等の点検作業用
機器６及び走行制御装置８が搭載されている。

前記走行機構２は、第４図及び第５図に示す如
く、回転軸１０の周りに放射状に取着された３本
の腕１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃより構成されてい
る。これらの腕１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ間の角度
は120゜ずつ等間隔に設定されており、２本の腕１
２Ａ，１２Ｂは一体の固定腕、他の１本の腕１２
ｃは可動腕となつている。２本の固定腕１２Ａ，
１２Ｂの交差部は前記回転軸１０に取着され、前
記可動腕１２Ｃは、２本の固定腕１２Ａ，１２Ｂ
の交差部に設けられた透孔１４に嵌合して半径方
向に進退自在となつている。また回転軸１０の軸
端部は外周面の２箇所を平行面１６Ａ，１６Ｂに
て切欠され、可動腕１２Ｃにはその平行面１６
Ａ，１６Ｂ間の幅に相当する幅の長孔１８があけ
てあり、その長孔１８内に回転軸１０の軸端部を
嵌合させている。

各腕１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの先端部分は空洞
状になつており、その内部にピストンを進退自在
に収容してシリンダ・ピストン機構２０を構成し
ている。そして各ピストンに取着されたピストン
ロツド２４は先端部を前記回転軸１０に平行させ
（第１１図参照）、ここにスプロケツト２６が回転
自在に装置されている。

各固定腕１２Ａ，１２Ｂのピストンロツド２４
には、リンク２８の一端が回動自在に枢着されて
いる。このリンク２８の他端には長孔３０が設け
られ、この長孔３０内には可動腕１２Ｃの内方端
に突設された係合ピン３２を挿入させている。ま
た各固定腕１２Ａ，１２Ｂの先端部側面とリンク
２８との間はシリンダ・ピストン機構３４にて連
結され、これらリンク２８とシリンダ・ピストン
機構３４とで可動腕駆動機構４０が構成されてい
る。

前記各腕１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに設けられた
スプロケツト２６には無端状の履帯４２が掛渡さ
れている。この履帯４２は、第６図に示す如く２
種類のリンク４４Ａ，４４Ｂを、ピン４６を介し
て交互に鎖状連結し、各ピン４６にはローラ４８
を軸支し、リンク４４Ａには接面体５０を取着し
て構成されている。そして、このように構成され
た履帯４２は各ローラ４８を前記スプロケツト２
６の１歯ごとに係合させている。

また前記両固定腕１２Ａ，１２Ｂの交差部に
は、各腕１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ間に位置させて
履帯保持機構５２Ａ，５２Ｂが設けられている。
一方の履帯保持機構５２Ａは両固定腕１２Ａ，１
２Ｂ間の位置にあつて、第７図に示す如くブラケ
ツト５４を突設し、このブラケツト５４の先端に
張力調節用シリンダ・ピストン機構５６を回動自
在に枢着し、この張力調節用シリンダ・ピストン
機構５６のピストンには履帯押え部材６０を取着
し、さらに上記張力調節用シリンダ・ピストン機
構５６をブラケツト５４に取付けられた別のシリ
ンダ・ピストン機構６２により回動させるように
構成されている。そして他方の履帯保持機構５２
Ｂは各固定腕１２Ａ，１２Ｂと可動腕１２Ｃとの
間の位置にあつて、第８図に示す如く、それぞれ
ブラケツト６４を突設し、このブラケツト６４の
先端に履帯押え部材６６を取着して構成されてい
る。そしていずれの履帯保持機構５２Ａ，５２Ｂ
も、前記履帯４２の接面体５０を履帯押え部材６
０，６６によつて外方より押え、履帯４２のスプ
ロケツト２６からの外れ防止機能を果している。

各固定腕１２Ａ，１２Ｂの、可動腕１２Ｃに隣
接する側面には、第９図に示すような履帯ガイド
６８Ａが設けられている。この履帯ガイド６８Ａ
は、第６図に示す如く履帯４２の一方のリンク４
４Ａに折曲形成された折曲係合片７０を両側より
挾持して履帯４２をガイドする機能を果してい
る。また可動腕１２Ｃの両側面には、第１０図に
示すような履帯ガイド６８Ｂが設けられている。
これは前記折曲係合片７０を挾持するための係合
爪７３を回動自在としているもので、これらの係
合爪７３はスプリング７４により常時開方向へ回
動付勢され、牽引ワイヤ７５の牽引操作によつて
閉成位置に保持するように構成されている。

前記回転軸１０は第１１図に示すように走行装
置本体１に回転自在に装着されている。そして、
この回転軸１０の外周には中空回転軸７６が嵌合
されている。中空回転軸７６は一端にかさ歯車７
８を有し、そのかさ歯車７８を、一方の固定腕１
２Ａに軸支されたかさ歯車８０に噛合させてい
る。上記かさ歯車８０は伝達軸８２の一端に取着
されているもので、この伝達軸８２の他端にはス
プライン８４が設けられ、このスプライン８４に
はスプラインヨーク８６が軸方向進退自在に嵌合
されている。なおスプラインヨーク８６の内部に
は、第１２図に示すようにスプライン８４とスプ
ラインヨーク８６とを挿入方向へ付勢するための
スプリング８８が収容されている。またスプライ
ンヨーク８６を取着している中間軸９０は前記ピ
ストンロツド２４の一側に回転自在に軸支され、
この中間軸９０の他端にはかさ歯車９２が取着さ
れている。そしてこのかさ歯車９２は前記スプロ
ケツト２６の側面に形成されたかさ歯車９４に噛
合して、中間軸９０の回転をスプロケツト２６へ
伝達するように構成されている。一方、前記中空
回転軸７６の外周には平歯車９６が取着され、こ
の平歯車９６には別の平歯車９８を介してモータ
１００の回転力が伝達される。また中空回転軸７
６の外周には環状溝１０２が形成され、この環状
溝１０２にはクラツチ機構１０４の操作杆を係合
させている。このクラツチ機構１０４は、操作杆
を介して中空回転軸７６を軸方向へ移動させ、前
記かさ歯車７８をかさ歯車８０に対して係脱させ
るものである。かくして、前記モータ１００より
スプロケツト２６へ至る回転力伝達経路を形成す
る履帯駆動機構１０６が構成されている。なお、
この履帯駆動機構１０６には図示しないブレーキ
機構が設けられ、中空回転軸７６を任意の回転位
置に固定できるようになつている。

また、前記回転軸１０の外周には平歯車１０８
が取着され、この平歯車１０８には別の平歯車１
１０を介してモータ１１２の回転力が伝達され、
かくしてモータ１１２より回転軸１０を介して走
行機構２へ至る回転力伝達経路を形成する走行駆
動機構１１４が構成されている。なお、この走行
駆動機構１１４にも図示しないブレーキ機構が設
けられ、回転軸１０及び走行機構２を任意の回転
位置に固定できるようになつている。

前記両固定腕１２Ａ，１２Ｂの交差部には、第
１３図に示すような係合爪１１６が回動自在に枢
着され、可動腕１２Ｃにはこの係合爪１１６が係
脱しうる係合部１１８が形成されている。

上記係合爪１１６は常時、スプリング１２０に
より係合部１１８に係合する方向へ回動付勢され
ており、その係合解除は牽引ワイヤ１２２の牽引
操作により行なうように構成されている。なお、
これら係合爪１１６及び係合部１１８は、前記可
動腕１２Ｃを外方向へ突出した位置に保持するた
めのものである。

前記走行装置本体１の側面には、第１１図に示
す如く各走行機構２に対向する位置に、各走行機
構２の可動腕１２Ｃを検出する検出器１２４たと
えば超音波検出器が設けられている。この検出器
１２４は可動腕１２Ｃが上方位置にあることを検
出するためのものである。

以上の如く構成された走行装置においては、大
別して次の３種類の走行形態をとることができ
る。

第１の形態は、走行機構２を第１図の如くクロ
ーラ形とするものである。これは、まず検出器１
２４により可動腕１２Ｃが上方位置にあることを
確認して、係合爪１１６を係合部１１８より外す
とともに（第１３図中に仮想線で示す）、シリン
ダ・ピストン機構６２（第７図参照）の駆動によ
り履帯押え部材６０を、第７図中に仮想線６０′
で示すように開方向へ回動させる。そこでシリン
ダ・ピストン機構３４の駆動によつてリンク２８
を回動させ、可動腕１２Ｃを内方向へ移動させ
て、走行機構２を第５図のようなクローラ形とす
る。そしてモータ１００により履帯駆動機構１０
６を駆動すると、履帯４２が巡回駆動して走行動
作するようになる。なお、このときリンク２８が
履帯４２の内側に位置して履帯４２に対するガイ
ド機能を発揮する。

第２の形態は、走行機構２を第２図の如く放射
腕機構とするものである。これは可動腕１２Ｃを
外方へ突出させて係合爪１１６と係合部１１８と
でその状態を保持し、さらにシリンダ・ピストン
機構６２の駆動により履帯押え部材６０を閉方向
へ回動させて第７図の如く履帯押え部材６０で履
帯４２を外方より押え、走行機構２を第４図に示
すような放射腕形とする。そしてモータ１１２に
より走行駆動機構１１４を駆動すると、固定腕１
２Ａ，１２Ｂ及び可動腕１２Ｃが回転軸１０と一
体に回転し、３本の腕による走行が行なわれるよ
うになる。

第３の形態は、走行機構２を第２の形態と同様
にした上で、モータ１００により履帯駆動機構１
０６を駆動するものである。この場合、走行機構
２の回転位置は任意とし、必ずしも可動腕１２Ｃ
を上方位置に位置させておく必要はない。また走
行機構２を任意の位置に固定しておくためには履
帯駆動機構１０６のブレーキ機構を作動すればよ
い。そして、この第３の形態では走行面に接して
いるスプロケツト２６が車輪同様の機能を発揮し
て走行動作するようになる。

なお、各走行機構２の走行形態としては以上の
３つに大別されるが、必ずしも４つの走行機構２
がすべて同一の走行形態をとる必要はなく、たと
えば第３図のように前方の走行機構２を放射腕機
構又は車輪機構とし、後方の走行機構２をクロー
ラ形としてもよい。

一般的には、平坦面、傾斜面、浅いステツプや
小さな障害物等の乗り越え又は階段の下りには第
１の形態のクローラ形が適しており、階段の上り
や比較的大きな障害物の乗り越えには第２の形態
の放射腕機構が適している。また階段の上りに
は、第２の形態と第３の形態を組合せるとさらに
効果的である。そこで、階段の昇降動作について
具体的に説明する。

第１４図Ａ〜Ｃは、第１の形態のクローラ形に
よる階段の下り動作を示すものである。まずＡの
如く前方の走行機構２が階段を下り始める位置ま
できたところで、前方左右の走行機構２の走行駆
動機構１１４をブレーキ解除する。そこで履帯駆
動機構１０６により履帯４２を巡回駆動して走行
装置を階段下方へ移動させていくと、前方の走行
機構２が最上段より外れて傾き、やがて各段の縁
部に沿つて下降するようになる。そしてＢのよう
に後方の走行機構２が階段を下り始める位置まで
きたところで前方左右の走行機構２の走行駆動機
構１１４をブレーキ機構により固定するととも
に、後方左右の走行機構２の走行駆動機構１１４
をブレーキ解除する。次に前後の走行機構２の履
帯駆動機構１０６により履帯４２を巡回駆動して
いくと、後方の走行機構２も最上段より外れて傾
き、前後の走行機構２と共にＣの如く階段の縁部
に沿つて下降するようになる。そこで後方の走行
機構２の走行駆動機構１１４もブレーキ機構によ
り固定してＣのように下降させていき、前方の走
行機構２が階段下の平坦面に達したとき、前方の
走行機構２の走行駆動機構１１４をブレーキ解除
する。これによつて前方の走行機構２は階段の縁
部と平坦面とに接しながら下降を続け、後方の走
行機構２が平坦面に達したとき、前方の走行機構
２の走行駆動機構１１４をブレーキ機構により固
定するとともに後方の走行機構２の走行駆動機構
１１４をブレーキ解除する。そして後方の走行機
構２も階段から外れたのちは通常の平坦面走行と
する。

次に第１５図Ａ〜Ｅは、第２の形態と第３の形
態とを組合せて階段より上り動作する状態を示す
ものである。図では便宜上、１つの走行機構２に
ついて示してあるが、４つの走行機構２とも同様
の動作を行なうものとする。

まずＡの如く、走行機構２が階段を上り始める
位置までくると、履帯駆動機構１０６のブレーキ
機構を作動してスプロケツト２６の回転を止めて
おき、モータ１１２により走行駆動機構１１４を
駆動する。そこで、走行機構２は最前端のスプロ
ケツト２６を支点として回転し、Ｂの如く次のス
プロケツト２６が階段の１段目に乗るようにな
る。そしてさらに走行駆動機構１１４を駆動し続
けると、１段目に乗つたスプロケツト２６を支点
として回転し、Ｃの如く走行機構２全体が上昇す
る。そこで今度は、走行駆動機構１１４のブレー
キ機構を作動して回転軸１０の回転を止め、ある
いは走行駆動機構１１４により適度のトルクを与
えながら、２段目に移行し易くするために履帯駆
動機構１０６のブレーキを解除して履帯４２を巡
回駆動し、Ｄの如く走行機構２全体を前進させて
支点となるスプロケツト２６を次の２段目に近づ
ける。そして履帯駆動機構１０６のブレーキ機構
を作動し、スプロケツト２６の回転を止めた状態
で走行駆動機構１１４を駆動して２段目に昇り、
以下、同様の動作を繰り返す。そしてＥの如く階
段を上り切つたのちはそのまま、又は走行機構２
をクローラ形に変形して履帯駆動機構１０６を駆
動することにより、通常の平坦面走行となる。

次に、同じく階段の上り動作を行なう場合で
も、特に階段の各ステツプの奥行寸法が小さい場
合には、第１６図Ａ，Ｂのようになる。すなわち
最前端のスプロケツト２６が１段目に近づいたと
き走行駆動機構１１４を駆動すると、Ａの如く次
のスプロケツト２６が１段目を越え、２段目の縁
部に当接することがあるが、この場合でもスプロ
ケツト２６に与えられているトルクは比較的小さ
いため、走行駆動機構１１４によるトルク及び走
行装置本体１の重量がこのスプロケツト２６のト
ルクに打勝ち、スプロケツト２６は逆回転しなが
ら後退する。また２段目の縁部に当接していたス
プロケツト２６はＢの如く垂直面に沿つて下降
し、１段目上に乗るようになる。

第１７図Ａ，Ｂは比較的段差の大きな障害物を
乗越える状態を示すものであるが、段差の小さな
障害物の乗越えはクローラ形によつても行なうこ
とができる。

なお、走行機構２を放射腕機構として乗越えら
れる段差の最大値Ｈは、第１８図に示す如く、腕
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの半径Ｒと、スプロケツ
ト２６の半径ｒと、ｘとの和すなわち Ｈ＝Ｒ＋ｒ＋ｘ ただし、ｘ＝Ｒ sin30゜−ｒ よつて、Ｈ＝３／２Ｒ で求められる。

また、走行装置が階段昇降中に転落しないため
の条件について考察する。第１９図において、前
後の走行機構２の回転中心O₁，O₂を結ぶ直線を
ｘ方向、これに直交する方向をｙ方向とし、下方
の走行機構２の回転中心O₂から走行装置の重心
Ｇまでの水平距離をＬ，O₂からＧまでのｘ方向
の距離をLx，O₂からＧまでのｙ方向の距離を
Ly、走行装置の傾きをθをするとき、 Ｌ＝Lx cosθ−Ly sinθ＞Ｒ が成立すればよい。したがつて、上記の式を満足
する範囲でＲを大きく設定することにより、乗越
え可能な段差の高さが大となり、階段の上りや障
害物乗越えの能力が大となる。

以上のように構成された走行装置は次のような
効果を有する。

走行機構２を可動腕駆動機構４０により変形す
ることにより３つの走行形態を適宜選択できるの
で、移動可能な範囲が大幅に拡大され、放射線レ
ベルの高い区域に作業員を立入らせる必要もなく
なり、作業員の被曝線量低減を図ることができ
る。

また走行装置本体１には前後・左右４つの走行
機構２が設けられているので、安定した走行がで
き、たとえばクローラ形として階段を下る際など
の振動を減少することができる。したがつて、監
視装置４を通して鮮明な映像が得られ、各種検出
器類の損傷を防止することもできる。

さらに階段を上る際、第２の走行形態と第３の
走行形態とを組合せることにより、踏み外し事故
を確実に防止できる効果が得られる。

なお、本発明は上記実施例の構成に限定される
ものではない。

たとえば走行中、階段や障害物にさしかかつた
とき、走行形態を自動的に切換える必要があり、
そのための走行面検出装置が必要となるが、スプ
ロケツト２６の衝突や走行装置本体１の浮上がり
を利用して走行面の状態を検出するようにすれ
ば、走行面の検出部が省略でき、検出装置の構成
が簡単になる。

また、走行装置本体１には走行機構２に加えて
車輪を付加することも可能である。

〔発明の効果〕

以上、実施例にもとづいて詳述したように、本
発明に係る走行装置は、走行装置本体と、この走
行装置本体に回転自在に装着されその回転中心よ
り複数の腕を放射状に延出させ少なくとも１本の
腕を半径方向に進退自在とした走行機構と、この
走行機構の各腕の先端部に回転自在に装着された
複数のスプロケツトと、これらのスプロケツトに
掛渡された無端状の履帯と、前記進退自在な腕を
進退駆動して前記走行機構を変形させる可動腕駆
動機構と、前記走行機構を回転駆動する走行駆動
機構と、前記スプロケツトの少なくとも１個を回
転させて前記履帯を巡回駆動する履帯駆動機構と
を具備したことを特徴とするものである。

よつて、走行面の状態に応じて走行機構をクロ
ーラ形、放射腕形等に変形させることができ、床
面が平坦である場合は勿論のこと、多少の凹凸が
あつても上下動なく円滑に走行することができ、
障害物の乗越えや階段の昇降も可能で、放射線レ
ベルの高い区域での機器の監視や点検作業に好適
するものとなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
ないし第３図は走行装置の側面図、第４図及び第
５図は走行機構の側面図、第６図は履帯の斜視
図、第７図及び第８図はそれぞれ別の履帯保持機
構を示す正面図、第９図及び第１０図はそれぞれ
別の履帯押え部材を示す断面図、第１１図は走行
機構に付随する駆動機構部を示す断面図、第１２
図は履帯駆動機構の一部を示す断面図、第１３図
は走行機構の一部を示す断面図、第１４図Ａ〜Ｃ
は階段の下り動作を示す側面図、第１５図Ａ〜Ｅ
及び第１６図Ａ，Ｂは階段の上り動作を示す側面
図、第１７図Ａ，Ｂは障害物の乗越え動作を示す
側面図、第１８図は乗越え可能な段差の高さを考
察するための説明図、第１９図は階段からの落下
防止の条件を考察するための説明図である。 １…走行装置本体、２…走行機構、１２Ａ，１
２Ｂ…固定腕、１２Ｃ…可動腕、２６…スプロケ
ツト、２８…リンク、３４…シリンダ・ピストン
機構、４０…可動腕駆動機構、４２…履帯、１０
６…履帯駆動機構、１１４…走行駆動機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走行装置本体と、この走行装置本体に回転自
   在に装着されその回転中心より複数の腕を放射状
   に延出させ少なくとも１本の腕を半径方向に進退
   自在とした走行機構と、この走行機構の各腕の先
   端部に回転自在に装着された複数のスプロケツト
   と、これらのスプロケツトに掛渡された無端状の
   履帯と、前記進退自在な腕を進退駆動して前記走
   行機構を変形させる可動腕駆動機構と、前記走行
   機構を回転駆動する走行駆動機構と、前記スプロ
   ケツトの少なくとも１個を回転させて前記履帯を
   巡回駆動する履帯駆動機構とを具備したことを特
   徴とする走行装置。 ２ 前記可動腕駆動機構は前記進退自在な腕をリ
   ンクを介してシリンダ・ピストン機構により進退
   駆動するものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の走行装置。