JPS6334075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、各種パイプ等の管状物の管内移動装
置に関する。

パイプ内の亀裂、損傷、摩耗、異物の付着、材
質の劣化などの諸検査や、パイプ接合箇所の状況
把握、あるいはまた、パイプ内へのケーブル敷
設、パイプ内での資材輸送等の作業を人手に依ら
ずロボツト化することは、将来に向けての大きな
希望である。殊に、人手による作業空間の採れな
いパイプ内とか、原子炉関係で人による作業が危
険であるようなパイプ内作業では、単に作業の合
理化、省力化には留まらない必須の要請となる。

そのためには先づ、ロボツト自体をパイプ内で
自由に移動させることのできる移動装置を開発し
なければならない。また、こうした移動装置は、
パイプの姿勢や内部の起伏に係らず動作し、パイ
プ内径の許容性にも富んだものであつて欲しい。

これに反して、従来は、単に重力を利用した移
動装置が考えられていたにすぎず、このような装
置では、水平でないパイプや曲折したパイプ、さ
らには管径が一定していないパイプの内部を移動
することは不可能であつた。

本発明は、このような実情に鑑み、姿勢、形
状、管径が多様に変化したパイプに対してもその
内部を自由に移動できる装置を提供することを目
的としてなされたもので、装置そのものが非常に
シンプルで、かつ、機構的に管内の起伏状況に柔
軟に追従する能力を持つように図つている。

以下、図面を用いて本発明を各実施例に即し、
詳しく説明する。

第１図は、本発明の基本的実施例の構成を示し
ていて、等長の一対の腕１，２があり、その一端
は共通の回転支点３Ａに枢着されて挾み機構を成
している。また、この実施例では、回転支点３Ａ
には駆動輪６も軸着されている。すなわち、駆動
軸６の回転軸６Ａは一対の腕の共通回転支点３Ａ
と同軸となつている。

一対の腕の各自由端３Ｂ，３Ｃには、夫々、全
方向移動可能な追従輪としての全方向性乃至自在
性の車輪４，５が設けられ、両腕１，２の長さの
途中には、挾み力発生機構７が備えられている。

両腕１，２の成す挾角θvは、回転支点３Ａを
中心にしての両腕の開き具合に応じて可変である
が、通常は、先掲の挾み力発生機構７の発生する
挾み力ｆ、ｆにより、できるだけ小さくなるよう
に付勢されている。即ち、第１図中に仮想線で示
すように、両車輪４，５が許せる限り接近して、
両腕１，２が挾角θvの二等分線ｌに極力沿うよ
うになつている。予じめ述べておくと、このよう
に、両腕１，２が最も閉じている時の車輪４，５
の接地面乃至踏面と、駆動輪６の接地面乃至踏面
との距離Dmaxが本移動装置を適用できる最大パ
イプ内径となる。最小パイプ内径は、原理的には
両腕１，２の挾角θvを大きく開いて略々180゜にま
で展開すれば、極めて小径な所まで許容できる
が、実際上は挾み力発生機構７やその他具体的構
成の小型化の程度如何によつて定まる設計的事項
となる。但し、原理上、極めて大きな径許容性を
持つことに疑いない。

本装置は、第２図示のように、上述の最大許容
内径Dmax以下の内径のパイプ８中に入れて用い
る。すると、両腕１，２は、そのパイプの内径に
応じて挾み力発生機構７の発生する付勢力ｆに抗
して開かざるを得ず、従つて、当該付勢力乃至挾
み力ｆにより、車輪４，５はパイプ内壁面の一面
部８ｂに押し付けられ、一方、その反力で、駆動
軸６は直径方向で対向する他面部８ａに押し付け
られるため、結局、本装置はパイプ８内で起立
し、安定することができる。このとき、車輪４と
５の中心を結ぶ方向Ｘ−Ｘは、その部分の管軸方
向と一般に一致する。第３図は、挾み機構が起立
した状態を管軸方向Ｘから見た様子を示す。この
状態で駆動輪６をステツプモータ等の適当な回転
駆動源によつて回転させれば、装置全体を管軸方
向に移動できる。駆動輪の回転方向を逆にすれ
ば、移動方向も正反対になる。

こうした基本的実施例に加えて、更にステアリ
ング装置を用いて駆動軸６の進行方向を制御すれ
ば、本装置全体を管軸方向に限らず管内任意方向
に移動させることができる。その場合、両腕の回
転支点３Ａと同軸に駆動輪回転軸６Ａを配するこ
とは実際の構成上、難しくなる場合が考えられ
る。

然し、駆動輪６の回転軸６Ａが、両腕挾角の二
等分線ｌ上にあれば、支点３Ａから外方に離れて
いても、やはり管内での安定起立姿勢を保つこと
ができる。逆に言つて、第１図示実施例は、二等
分線ｌ上の駆動輪軸６Ａが腕１，２の共通回転支
点３Ａと一致した特殊の場合であると言える。

このような点に鑑みた実施例が第４図に示して
ある。第一実施例中の構成子と対応する構成子に
は、第１図中と同一の符号を付しているが、この
実施例では、先づ、共通支点１１で結合された二
つの等長のリンク腕９，１０が加えられていて、
各リンク腕の他端は、腕１，２の共通回転支点３
Ａから等距離点となる当該各腕１，２の部分１
２，１３に枢着され、点３Ａ，１１，１２，１３
を結合点とする四つ棒リンク機構が形成されてい
る。

そして、このリンク機構中の結合点１１の中心
部には、支点３に回転中心をもつ駆動輪支持桿１
４の一端が長穴とピン等の公知適宜なスライド機
構を介して結合されている。

従つて、この支持桿１４は、両腕１，２の開き
角度乃至挾角θvの変化に係らず、該挾角θvを二
等分する線ｌ上に常に維持される。そのため、こ
の支持桿の他端に備えられた駆動輪６の中心６Ａ
も、挾角二等分線ｌ上、殊にその外方延長線l′上
に常に維持され、三角形６Ａ３Ｂ３Ｃの二等辺形
状が保障される。

そこで、支持桿１４に駆動輪６のステアリング
装置１５を設け、駆動輪の回転軸方向が挾み機構
の挾み運動面と一定の角度で交わるように制御す
れば、装置全体を螺線状に回転させながら移動さ
せることができる。また、駆動輪の回転軸が挾み
機構の挾み運動面内に含まれるようにすれば、装
置は一般に、管の横断面内を繰返し移動する。駆
動輪の回転軸が挾み機構の挾み運動面と直角に交
わる場合には、第１図示の構成による移動装置と
同一の運動をすることは言うまでもない。

第５図は、管内径が走行中に大幅に変動する場
合に対しても管内を安定に移動できるようにした
実施例を示している。同図ａは第１図示の、同図
ｂは第４図示の各実施例に対して、夫々、改変を
施した場合を示していて、挾み機構の腕１，２
に、互いに等長という条件の下にその実効長を意
図的に変えることのできる伸長装置１６を組み入
れている。

従つて、大径の管に対しては、或いは管の大径
部分においては、腕１，２を伸ばして実質的に第
１図示の最大許容径Dmaxを大きくするように
し、逆に小径の管乃至管の小径部分に関しては腕
１，２を適当に縮めて、挾角θvを余りに大きく
はしないように、適当な範囲内に留めることがで
きる。

第５図ｃは、上述した伸長装置１６を第４図示
実施例の駆動輪支持桿１４に組み入れたもので、
これでも実質的に主腕１，２の実効長を等しく伸
長させたのと同効な結果を得ることができる。

上記した各実施例において、各機構部乃至装置
の具体的構成は既存の技術で設計的に得られる。
例えば挾み力発生装置７は引つ張りバネであつて
良いし、全方向性車輪は既存の自在キヤスタ構成
で、また駆動輪６の駆動源は通常の電気モータ等
で得ることができる。また、ステアリング装置１
５や伸長装置１６を電動構成とすることも極めて
容易にでき、伸長装置の自動フイードバツク制御
も既在の回路技術で十分に可能である。尚、各輪
は図示のような単輪構成でなく、キヤタピラ輪等
であつても良い。

以上のように、本発明によれば、各種管内作業
用のロボツトの“足”として、数少い部品で概ね
平面的に構成でき、管の姿勢、形状、内径、屈曲
等にも良く対応できる移動装置が提供でき、その
効果大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的実施例の概略構成図、
第２図及び第３図は、第１図示実施例の使用状態
の説明図、第４図及び第５図は、夫々、本発明の
他の実施例の概略構成図、である。 図中、１，２は腕、３Ａは共通回転支点、３
Ｂ，３Ｃは車輪の回転中心、４，５は全方向性車
輪、６は駆動輪、７は挾み力発生機構、８は管、
９，１０はリンク腕、１１，１２，１３は四つ棒
リンクの結合点、１４は駆動輪支持桿、１５はス
テアリング装置、１６は伸長装置、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端を共通の回転支点に結合し、他端に
   夫々、全方向性車輪を設けた一対の腕と、 該一対の腕の上記一端側において、該一対の腕
   のなす挾角の二等分線上に回転軸を置いた駆動輪
   と、 上記一対の腕に対して、上記挾角を狭める方向
   に付勢力を与える挾み力発生機構と、 から成ることを特徴とする管内移動装置。