(57)【要約】【課題】管路内に段差等の障害物が存在しても、その障害物を容易に乗り越えて走行でき、管路内の検査が迅速に行なえるとともに、構成が簡単で小型化が図れる自走式管内検査カメラ装置を提供する。【解決手段】検査対象管内を走行可能な走行ユニット１１と、走行ユニット１１に搭載され検査対象管内を観察するカメラユニット３５と、走行ユニット１１の左右両側に、かつ前後方向に離間して左右対称的に設けられ、スイング軸１８を中心として上下方向に揺動自在な少なくとも２対のスイングユニット１７ａ，１７ｂと、各スイングユニット１７ａ，１７ｂの前後方向の両端部に設けられた車輪２１ａ，２１ｂと、走行ユニット１１に搭載された駆動モータ２３と、駆動モータ２３の回転力をスイング軸１８を介して各車輪２１ａ，２１ｂに伝達させて走行ユニット１１を走行させるとともにスイングユニット１７ａ，１７ｂをスイング軸１８を中心として揺動させる回転トルクを作用させる回転力伝動機構３４とを具備したことを特徴とする。【選択図】      図３
2008089516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象管内を走行可能な走行ユニットと、
前記走行ユニットに搭載され前記検査対象管内を観察するカメラユニットと、
前記走行ユニットの左右両側に、かつ前後方向に離間して左右対称的に設けられ、スイング軸を中心として上下方向に揺動自在な少なくとも２対のスイングユニットと、
前記各スイングユニットの前後方向の両端部に設けられた車輪と、
前記走行ユニットに搭載された駆動モータと、
前記駆動モータの回転力を前記スイング軸を介して前記各車輪に伝達させて前記走行ユニットを走行させるとともに前記スイングユニットに前記スイング軸を中心として回転トルクを作用させる回転力伝動機構と、
を具備したことを特徴とする自走式管内検査カメラ装置。
【請求項２】
前記走行ユニットは、前記各車輪が前記回転力伝動機構を介して駆動される総輪駆動方式であることを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項３】
前記回転力伝動機構は、前記走行ユニットの左右両側に対称的に配置された前記スイング軸を含む歯車群であることを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項４】
前記駆動モータは、前記走行ユニットの中央部に１台搭載され、該走行ユニットに左右対称的に配置された前記スイングユニット及び車輪に回転トルクを伝動させる動力伝達系を有していることを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項５】
前記スイングユニットは、前記スイング軸と一体に回転する第１の歯車、前記スイング軸を中心として上下方向に揺動自在であり、両端部に前記車輪を設けたスイングレバー及びこのスイングレバーの両端部に設けられ前記第１の歯車と噛合して前記車輪に回転力を伝達させる第２の歯車とからなり、走行中に、前記車輪に回転力を拘束する外力が作用すると、前記スイング軸を中心として前記スイングレバーを揺動させる回転トルクが作用することを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
【請求項６】
前記スイングユニットは、前記スイング軸と一体に回転する第１の歯車、前記スイング軸を中心として上下方向に揺動自在であり、両端部に前記車輪を設けたスイングレバー及びこのスイングレバーの両端部に設けられ前記第１の歯車と噛合して前記車輪に回転力を伝達させる第２の歯車とからなり、走行中に、前記車輪が障害物に接触して回転が停止すると、前記スイング軸を中心として前記スイングレバーを前記車輪の回転方向と逆方向に揺動させる回転トルクが作用し、前記車輪は前記障害物を乗り越えることを特徴とする請求項１に記載の自走式管内検査カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば水道管、下水管、ガス管などを検査する際に適用して好適な自走式管内検査カメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場、化学プラントあるいは山間地等の不整地において、巡回検査や非常時作業等の目的のために移動を可能にした能動適応型走行車が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この走行車は、車体の左右両側部に２対のクローラ（キャタピラー）が、その長さ方向の中間部を支点として揺動可能に設けられている。クローラの駆動系は、中央出力軸と偏心出力軸を備えるとともに、両出力軸を回転させるモータが独立して設けられている。
【０００３】
そして、両モータの回転速度を制御することにより、クローラをその長さ方向に推進させる場合とクローラをその中間部を支点として揺動させる場合の２つの自由度を実現させ、不整地であっても走行を可能にしたものである。
また、急激に衝撃を受けることなく階段を昇降できる自走車が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
この自走車は、車体の左右両側部に前後方向に離間して２対のクローラと複数個の車輪とを備えている。そして、水平面を走行する際には車輪で走行し、階段の傾斜面を昇降する際にはクローラを階段の傾斜面に沿うように揺動させて昇降できるようにしたものである。
【特許文献１】特公平２−０３７５４号公報
【特許文献２】特開平７−４０８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１のものは、車体の左右両側部に設けた２対のクローラの駆動系が中央出力軸と偏心出力軸の両出力軸を回転させるモータが独立して設けられ、両モータの回転速度を制御して水平面の推進と不整地の走行を可能にしたものである。したがって、複数個のモータを必要と構成が複雑となるとともに、モータの駆動制御が煩雑となっている。
特許文献２のものは、水平面を走行する際には車輪で走行し、階段の傾斜面を昇降する際にはクローラを階段の傾斜面に沿うように揺動させて昇降できるようにしたものであり、車体に対してクローラを揺動及び昇降させる構成が複雑である。
【０００５】
したがって、特許文献１，２のものは、装置が大型化し、カメラユニット等を搭載し、例えば水道管、下水管、ガス管などの狭い管路内を検査する管内検査カメラ装置には適さない構成である。
本発明は、前述のような事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、管路内に段差等の障害物が存在しても、その障害物を容易に乗り越えて走行でき、管路内の検査が迅速に行なえるとともに、構成が簡単で小型化が図れる自走式管内検査カメラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の自走式管内検査カメラ装置は、検査対象管内を走行可能な走行ユニットと、前記走行ユニットに搭載され前記検査対象管内を観察するカメラユニットと、前記走行ユニットの左右両側に、かつ前後方向に離間して左右対称的に設けられ、スイング軸を中心として上下方向に揺動自在な少なくとも２対のスイングユニットと、前記各スイングユニットの前後方向の両端部に設けられた車輪と、前記走行ユニットに搭載された駆動モータと、前記駆動モータの回転力を前記スイング軸を介して前記各車輪に伝達させて前記走行ユニットを走行させるとともに前記スイングユニットに前記スイング軸を中心として回転トルクを作用させる回転力伝動機構とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
前記走行ユニットは、好ましくは、前記各車輪が前記回転力伝動機構を介して駆動される総輪駆動方式であることを特徴とする。
【０００８】
前記回転力伝動機構は、好ましくは、前記走行ユニットの左右両側に対称的に配置された前記スイング軸を含む歯車群であることを特徴とする。
【０００９】
前記駆動モータは、好ましくは、前記走行ユニットの中央部に１台搭載され、該走行ユニットに左右対称的に配置された前記スイングユニット及び車輪に回転トルクを伝動させる動力伝達系を有していることを特徴とする。
【００１０】
前記スイングユニットは、好ましくは、前記スイング軸と一体に回転する第１の歯車、前記スイング軸を中心として上下方向に揺動自在であり、両端部に前記車輪を設けたスイングレバー及びこのスイングレバーの両端部に設けられ前記第１の歯車と噛合して前記車輪に回転力を伝達させる第２の歯車とからなり、走行中に、前記車輪に回転力を拘束する外力が作用すると、前記スイング軸を中心として前記スイングレバーを揺動させる回転トルクが作用することを特徴とする。
【００１１】
前記スイングユニットは、さらに好ましくは、前記スイング軸と一体に回転する第１の歯車、前記スイング軸を中心として上下方向に揺動自在であり、両端部に前記車輪を設けたスイングレバー及びこのスイングレバーの両端部に設けられ前記第１の歯車と噛合して前記車輪に回転力を伝達させる第２の歯車とからなり、走行中に、前記車輪が障害物に接触して回転が停止すると、前記スイング軸を中心として前記スイングレバーを前記車輪の回転方向と逆方向に揺動させる回転トルクが作用し、前記車輪は前記障害物を乗り越えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、走行中に、車輪が障害物に接触して回転が停止すると、スイング軸を中心としてスイングユニットが車輪の回転方向と逆方向に揺動し、回転トルクが作用して障害物を乗り上げることができる。したがって、管路内に段差等の障害物が存在しても、その障害物を容易に乗り越えて走行でき、管路内の検査が迅速に行なえるとともに、構成が簡単で小型化が図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【実施例】
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の斜視図、図２は同じく側面図である。図１及び図２に基づいて自走式管内検査カメラ装置１０は、水道管、下水管、ガス管等の検査対象管内を走行して管路内を検査する装置であり、外部から遠隔操作により走行できるようになっている。
走行ユニット１１を構成する車体１２は、前部１３及び後部１４を有する矩形平板状のメインフレーム１５の左右両側部にはサイドフレーム１６が設けられている。サイドフレーム１６には車体１２の前後方向に離間して２対のスイングユニット１７ａ，１７ｂが左右対称的に設けられている。
【００１５】
これらスイングユニット１７ａ，１７ｂにはサイドフレーム１６に回転自在に軸支されたスイング軸１８を中心として上下方向に揺動自在なスイングレバー１９が設けられている。このスイングレバー１９の長手方向の両端部には回転軸２０が軸支され、この回転軸２０には車輪２１（前車輪２１ａ，後車輪２１ｂ）が嵌着されている。したがって、各スイングユニット１７ａ，１７ｂには前車輪２１ａ，後車輪２１ｂが設けられており、これら前車輪２１ａ，後車輪２１ｂは同一径のゴムタイヤ２２を有し、ゴムタイヤ２２には管路の内壁面とのスリップを防止するために外周部及び外側部には凹凸部２２ａが形成されている。
【００１６】
図３に示すよう、前記メインフレーム１５の中央部における上面には正逆回転可能な駆動モータ２３がその回転軸２４を車体１２の前部１３に向けて搭載されている。さらに、メインフレーム１５には回転軸２４と直交するように車体１２の横方向に駆動軸２５が架設され、この駆動軸２５は軸受台２６によって回転自在に支持されている。回転軸２４にはウォーム２７が嵌着され、駆動軸２５の中間部にはウォーム２７と噛合するウォームホィール２８が嵌着されている。そして、回転軸２４の回転力がウォーム２７とウォームホィール２８を介して駆動軸２５に伝動するようになっている。
駆動軸２５の両端部はサイドフレーム１６の内部まで延長しており、この駆動軸２５の端部には駆動歯車２９が嵌着されている。サイドフレーム１６には駆動歯車２９を挟んで車体１２の前後に中間歯車３０を介して従動歯車３１が噛合した状態で設けられている。そして、これら従動歯車３１は前記スイング軸１８の一端部に嵌着されている。そして、駆動軸２５の回転力が駆動歯車２９、中間歯車３０及び従動歯車３１を介してスイング軸１８に伝動するようになっている。
スイング軸１８の他端部、つまりスイングユニット１７ａ，１７ｂの内部における中間部には第１の平歯車３２が嵌着され、この第１の平歯車３２は前車輪２１ａ，後車輪２１ｂを支持する回転軸２０の嵌着された第２の平歯車３３と噛合している。そして、スイング軸１８の回転力が第１の平歯車３２を介して第２の平歯車３３に伝動して全ての前車輪２１ａ，後車輪２１ｂが駆動する総輪駆動方式になっており、さらに、スイング軸１８を中心としてスイングレバー１９を揺動させるように回転トルクを作用させる回転力伝動機構３４を構成している。
【００１７】
さらに、図１及び図２に示すように、前記メインフレーム１５の上面における前部１３には管路内を観察して検査するカメラユニット３５が搭載されている。すなわち、メインフレーム１５の上面には支持部材３６が立設され、この支持部材３６にはカメラ支持部材３７が固定されている。カメラ支持部材３７には管路内の前方及び側部を撮影するカメラヘッド３８が設けられている。カメラユニット３５には光学系（カメラレンズ）及びカラーＣＣＤを有する撮像部が直視方向と側視方向との間で視方向切替可能に設けられ、さらにカメラユニット３５には直視用集光照明部、直斜視用拡散照明部及び側視用拡散照明部により構成される照明ユニット３９が設けられている。
【００１８】
次に、前述のように構成された自走式管内検査カメラ装置の作用について説明する。
自走式管内検査カメラ装置１０を検査対象物としての管路内にセットし、遠隔操作によって自走式管内検査カメラ装置１０を前進させるべく駆動モータ２３を駆動させると、回転軸２４が回転する。回転軸２４の回転力はウォーム２７とウォームホィール２８を介して駆動軸２５に伝動し、駆動歯車２９は図３に示す矢印方向に回転する。
駆動歯車２９の回転は中間歯車３０を介して従動歯車３１に伝動し、従動歯車３１と一体にスイング軸１８が図３に示す矢印方向に回転する。スイング軸１８の回転力は第１の平歯車３２を介して前後の第２の平歯車３３に伝動し、スイングユニット１７ａ，１７ｂの回転軸２０を介して前車輪２１ａ，後車輪２１ｂが駆動する。したがって、自走式管内検査カメラ装置１０は検査対象物としての管路内を総輪駆動で前進する。
このとき、照明ユニット３９によって管路内を照明し、カメラユニット３５によって管路内の前方及び側部を撮影することができ、管路の内壁の亀裂、腐食あるいは異物の付着等を観察することができる。
【００１９】
ところで、管路内は平滑であるとは限らず、配管の接続管、溶接部あるいは配線等によって段差ができていたり、障害物が存在している場合がある。つまり、障害物によって自走式管内検査カメラ装置１０の通常の走行が妨げられる場合がある。
図４は管路内４０の途中に段差からなる障害物４１が存在する場合を示し、障害物４１を挟んで手前側が低路面４０ａで、先側が高路面４０ｂを示す。自走式管内検査カメラ装置１０が管路内４０を走行中に、図４（ａ）に示すように、車体１２の前部側のスイングユニット１７ａで、しかも前車輪２１ａが障害物４１に当接すると、前車輪２１ａ，後車輪２１ｂの前進しようとする矢印方向の回転が妨げられる。
このとき、駆動歯車２９の回転は中間歯車３０を介して従動歯車３１に伝動し、スイング軸１８には回転力が加わっているため、スイング軸１８を中心としてスイングレバー１９に前車輪２１ａ，後車輪２１ｂの回転方向と逆方向に揺動させる回転トルクが作用する。したがって、図４（ｂ）に示すように、スイングユニット１７ａ，１７ｂのスイングレバー１９はスイング軸１８を中心として矢印方向ａ方向に揺動し、前部側のスイングユニット１７ａの前車輪２１ａは障害物４１を乗り上げる方向に上昇し、後部側のスイングユニット１７ｂの前車輪２１ａも同方向に上昇する。
このとき、前部側のスイングユニット１７ａの後車輪２１ｂ及び後部側のスイングユニット１７ｂの後車輪２１ｂは低路面４０ａに接地している。したがって、前車輪２１ａ，後車輪２１ｂの矢印方向の回転によって、図４（ｃ）に示すように、車体１２が前進するため、前部側のスイングユニット１７ａの前車輪２１ａは障害物４１を乗り上げる。車体１２がさらに前進すると、前部側のスイングユニット１７ａの後車輪２１ｂが障害物４１と当接するが、スイングレバー１９がスイング軸１８を中心として矢印方向ａ方向に揺動して前部側のスイングユニット１７ａの後車輪２１ｂ及び後部側のスイングユニット１７ｂの後車輪２１ｂを低路面４０ａに対して強い接地力によって前進する。
【００２０】
したがって、図４（ｄ）（ｅ）に示すように、前部側のスイングユニット１７ａの後車輪２１ｂは障害物４１を乗り上げて前進する。そして、前部側のスイングユニット１７ａの前車輪２１ａ，後車輪２１ｂが高路面４０ｂに接地し、後部側のスイングユニット１７ｂの前車輪２１ａ，後車輪２１ｂが低路面４０ａを接地しながら前進し、後部側のスイングユニット１７ｂの後車輪２１ｂが障害物４１に当接するが、高路面４０ｂに接地している前部側のスイングユニット１７ａの前車輪２１ａ，後車輪２１ｂの牽引力も加わって後車輪２１ｂは障害物４１を容易に乗り上げることができる。
【００２１】
このように管路内４０の途中に段差からなる障害物４１が存在しても、スイング軸１８には回転力が加わっているため、スイング軸１８を中心としてスイングレバー１９に前車輪２１ａ，後車輪２１ｂの回転方向と逆方向に揺動させる回転トルクが作用する。そして、前部側及び後部側のスイングユニット１７ａ，１７ｂの前車輪２１ａは障害物４１を乗り上げる方向に上昇することになり、このとき、後車輪２１ｂは常に低路面４０ａに接地するため車体１２が前進できることになる。
【００２２】
なお、前記実施例においては、車体に２対のスイングユニットを設けたが、２対に限定されるものではなく、スイングユニットを３対以上設けてもよい。
また、駆動モータの回転力を車輪に伝動する回転力伝動機構として歯車によって回転力を伝動するようにしたが、タイミングベルトによって回転力を伝動するようにしてもよい。
【００２３】
なお、本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の斜視図。
【図２】同実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の側面図。
【図３】同実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置の回転力伝動機構の斜視図。
【図４】同実施形態に係る自走式管内検査カメラ装置が障害物を乗り越えて前進する状態を示し、（ａ）〜（ｅ）はスイングユニットの側面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０…自走式管内検査カメラ装置、１１…走行ユニット、１７ａ，１７ｂ…スイングユニット、１８…スイング軸、２１…車輪、２３…駆動モータ、３４…回転力伝動機構、３５…カメラユニット
【図１】
2008089516.tif 000003
【図２】
2008089516.tif 000004
【図３】
2008089516.tif 000005
【図４】
2008089516.tif 000006