(57)【要約】【課題】小型化が可能であり、細い管路に用いることができる管路内進行装置を提供する。【解決手段】隣り合うユニット２、２を連結部材３を介して連結した管路内進行装置１であって、第１ユニット２ａと第２ユニット２ｂを連結している前記連結部材３は、前記第１ユニットに追随して動作可能に前記第１ユニットに接続されており、前記第２ユニットと摺接可能に連結される第２ユニット連結部３ａと、前記第２ユニット連結部から前記第２ユニットの内部に延び、前記第１ユニットに追随して動く延設部３ｂとを有し、前記第２ユニット内に、前記延設部の磁力センサ８を有することを特徴とする管路内進行装置。【選択図】図２
2012068452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うユニットを連結部材を介して連結した管路内進行装置であって、
第１ユニットと第２ユニットを連結している前記連結部材は、前記第１ユニットに追随して動作可能に前記第１ユニットに接続されており、前記第２ユニットと摺接可能に連結される第２ユニット連結部と、前記第２ユニット連結部から前記第２ユニットの内部に延び、前記第１ユニットに追随して動く延設部とを有し、
前記第２ユニット内に、前記延設部の位置検出手段を有することを特徴とする管路内進行装置。
【請求項２】
前記連結部材は、前記第１ユニットと摺接可能に連結される第１ユニット連結部と、
前記第２ユニット連結部と前記第１ユニット連結部をつなぐ接続部とを有し、
前記第１ユニットと別体であることを特徴とする請求項１に記載の管路内進行装置。
【請求項３】
前記連結部材は、前記第１ユニットと一体であることを特徴とする請求項１に記載の管路内進行装置。
【請求項４】
前記位置検出手段は、前記延設部の先端に固定された磁石と、
前記第２ユニット内に設けられた磁力センサとから構成されることを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の管路内進行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は管路の内部を進行する管路内進行装置に関する。さらに詳しくは、細い管路でも進行することができる移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されている管内走行装置の進行装置は、複数のユニットを有している。それらユニットは連結部を介して直列に連結されている。その連結部は弾性のある筒状部材であり、変形自在である。その連結部の変形状態は連結状態監視部により監視されている。その連結状態監視部は、後方のユニットに設けられた光源と、前方のユニットに設けられ、かつ前記光源から照射される検査光を検出する光検出部とを有している。前記連結部が真っ直ぐなとき、検査光は連結部の中心軸の上を進む。前記光検出部は前記中心軸の周りに配置された４つのフォトダイオードからなる。それらフォトダイオードは受ける検査光に基づいてそれぞれ電圧を生じる。それら電圧を検出することにより、連結部の変形状態が算定される。
【０００３】
特許文献２に示されているＴ字分岐管内走行ロボット（以下、ロボット）の先端（および後端）には、位置検出センサが設けられている。その位置検出センサは、棒状の部材で、ロボットの先端から斜め前方で外向きに、等間隔で４本延びている。その位置検出センサは通常は管路の内壁に接触している。そして、前記ロボットがＴ字分岐管の分岐位置に到達した際に、少なくとも１本の位置検出サンサが非接触となる。その非接触であるという信号を用い、ロボットの先端が操舵制御されている。
【０００４】
特許文献３に示されている管路内走行水中ロボット（以下、ロボット）の位置姿勢監視装置には、ロボットが管壁と接したことを検出する接壁スイッチが設けられている。その接壁スイッチはロボットの下面に設けられている。前記ロボットの下面には、管路内を走行するための車輪が設けられている。その車輪は、ばねを介してロボットの底面から離れる方向（下方向）に付勢されている。前記車輪には支持板を介して磁石が取り付けられている。その磁石は車輪と共にばねの付勢力により上下動する。一方、前記ロボットの下方には磁気センサが設けられている。その磁気センサは、車輪がばねの付勢力に抗して管壁に押し付けられ上方に移動すると、磁石の磁力を検知する。これにより、ロボットが管壁と接したことが検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２０５３４号公報
【特許文献２】特開２０００−５２２８２号公報
【特許文献３】実開昭６２−１８７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
管路内進行装置において、管路内を撮像するカメラ、管路内を照らす照明、管路の形状を検知するセンサあるいは薬剤を散布するノズルなどの種々の機能は、管路内進行装置の特定のユニットに集中する（例えば先頭あるいは二番目のユニットなど）。それら機能を特定のユニットに集中させると、そのユニットが（直径方向に）大型化してしまい、装置全体として細い管路に用いるのが困難になるという問題がある。
【０００７】
そこで、本願は小型化が可能で細い管路に用いることができる管路内進行装置を提供す
ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の管路内進行装置は、隣り合うユニットを連結部材を介して連結した管路内進行装置であって、第１ユニットと第２ユニットを連結している前記連結部材は、前記第１ユニットに追随して動作可能に前記第１ユニットに接続されており、前記第２ユニットと摺接可能に連結される第２ユニット連結部と、前記第２ユニット連結部から前記第２ユニットの内部に延び、前記第１ユニットに追随して動く延設部とを有し、前記第２ユニット内に、前記延設部の位置検出手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
（１）本発明の管路内進行装置は、前記第１ユニットに追随して動く延設部を有している。その延設部は第２ユニットの内部に延びている。前記第２ユニットの内部にはその延設部の位置検出手段が設けられている。これにより第１ユニットの回動を延設部の回動として第２ユニットで検出することができる。また、第１ユニットの内部には管路の湾曲部を検知するセンサを配置しないので、小型化が可能であり、細い管路に用いることができる。
【００１０】
（２）このような管路内進行装置において、前記連結部材は、前記第１ユニットと摺接可能に連結される第１ユニット連結部と、前記第２ユニット連結部と前記第１ユニット連結部をつなぐ接続部とを有し、前記第１ユニットと別体である場合は、関節が増えるため、曲率半径の小さい管路内でも進行が容易である。
【００１１】
（３）また、前記連結部材は、前記第１ユニットと一体である場合は、部品点数が少なくなり、製造が容易である。
【００１２】
（４）さらに、前記位置検出手段は、前記延設部の先端に固定された磁石と、前記第２ユニット内に設けられた磁力センサから構成される場合は、外乱に影響されず、延設部の位置を確実に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の管路内進行装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は図１の第１ユニットおよび第２ユニットを示す部分断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は図２の第１ユニットが回動した様子を示す部分断面概略図である。
【図４】図４は図２の第１ユニットの第２ユニットに対する回動角度を示す部分断面図である。
【図５】図５は移動ユニットを示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明の管路内進行装置の一実施形態を示す。その管路内進行装置１は、複数のユニット２、２・・を備えており、隣り合うユニット２、２同士は連結部材３または単連結部材１３を介して直列に連結されている。前記連結部材３は、第２ユニット連結部３ａと、前記第２ユニット連結部３ａから前記第２ユニット２ｂの内部に延び、第１ユニット２ａに追随して動く延設部３ｂとを有している。また、前記第２ユニット内には、前記延設部３ｂの位置検出手段４が配置されている。
【００１５】
このような、管路内進行装置１の用途の一例としては、細管の内部検査が挙げられる。細管としては、熱交換器、復水器あるいは化学プラントなどの細管が挙げられる。前記熱交換器を例にとると、伝熱のための細管は、１本の細管を上下に何度も往復するように形
成されており、湾曲回数が多く、かつ鉛直方向に長く延びている。例えば、加圧水型原子力発電所の冷却水の伝熱管では、その内部を定期的に検査する必要がある。その細管の内部の検査のために本発明の管路内進行装置１を用いることができる。なお、熱交換器の伝熱管のような管路のほか、全周が囲まれていない細長い隙間や狭路に通して用いることもできる。
【００１６】
図２に示すように、前記第１ユニット２ａの後端には球状の内面を有するソケット５が設けられている。そのソケット５の第１ユニット２ａと反対側の開口端５ａは外向きに広がるテーパ状に形成され、後述する連結部材３の接続部３ｃがソケット５に干渉しないようにされている。前記第１ユニット２ａは、その内部に管路内を撮像するカメラ、管路内を照らす照明などの種々の装置を収納している。なお、本実施形態のようにソケット５を設けて、第１ユニット２ａと連結部材３の接続部３ｃとを別体としてもよいし、ソケット５を設けないで、第１ユニット２ａと接続部３ｃとを一体に接続してもよい。後者の場合でも、連結部材３は第１ユニット２ａに追随して共に移動するため、請求の範囲に記載の追随して動作可能であるという表現に含まれる。
【００１７】
まず、前記連結部材３を先に説明する。その連結部材３は第１ユニット２ａと第２ユニット２ｂを連結している。具体的には、前記連結部材３は第１ユニット２ａに接続され、第２ユニット２ｂと摺接可能に連結されている。その連結部材３は、棒状あるいは板状の接続部３ｃと、その接続部３ｃの前端に設けられた第１ユニット連結部３ｄと、後端に設けられた前述の第２ユニット連結部３ａとからなる。前記接続部３ｃは第１ユニット連結部３ｄと第２ユニット連結部３ａをつないでいる。前記第１ユニット連結部３ｄは前記ソケット５の内面に摺接可能に連結されるボール状の部材である。その第１ユニット連結部３ｄはソケット５の球面の球中心を回動の中心点としている。これらにより、第１ユニット連結部３ｄとソケット５はボールソケットジョイントを構成し、連結部材３は前記第１ユニット２ａに追随して動作可能に前記第１ユニット２ａに接続されている。前記第２ユニット連結部３ａも前述したのと同じように第２ユニット２ｂのソケット６（後述する）に連結されている。前記第２ユニット連結部３ａからは、さらに後方に前述の延設部３ｂが、前記第２ユニット２ｂの内部に延びている。その延設部３ｂの先端には位置検出手段４を構成する永久磁石３ｅが固定されている。前記延設部３ｂは前記第２ユニット連結部３ａと一体であるため、前記第１ユニット２ａに追随して動くことが可能である。なお、前述したボールソケットジョイントの他に、管路内進行装置１の軸方向と、その軸に垂直な軸とを回動軸とする２軸のジョイント等を用いてもよい。
【００１８】
前記第２ユニット２ｂの前端にはソケット６が設けられ、連結部材３の第２ユニット連結部３ａが連結されている。そのソケット６は第１ユニット２ａのものとほぼ同じであるので、詳細な説明は省略する。前記ソケット６には管路内進行装置１の軸方向に延びて、第２ユニット２ｂの内部へ貫通する貫通孔６ａが形成されている。その貫通孔６ａには前記連結部材３の延設部３ｂが通される。その貫通孔６ａの第２ユニット２ｂ側の内面は第２ユニット２ｂに向かって外向きに広がるテーパ状に形成されている。これにより、連結部材３が第２ユニット２ｂに対して回動した際に、連結部材３の延設部３ｂが貫通孔６ａの開口端付近に干渉しないようにされている。その延設部３ｂは第２ユニット２ｂの中心付近まで達している。前記第２ユニット２ｂ内には位置検出手段４が設けられている。具体的には、第２ユニット２ｂのほぼ中央位置には支持板７が設けられており、その支持板７の中央付近で、かつ前記永久磁石３ｅと対向する位置には、位置検出手段４を構成する磁力センサ８が設けられている。すなわち、これら永久磁石３ｅおよび磁力センサ８により延設部３ｂの位置検出手段４が構成されている。なお、その位置検出手段４を配置しないユニット同士の連結には、延設部３ｂおよび永久磁石３ｅを備えていない単連結部材１３が用いられている。このように、管路の湾曲部を検知するセンサを第１ユニットに配置せず、第２ユニットに配置しているので、第１ユニットの回動を延設部の回動として第２
ユニットで検出することができ、ユニットの小型化が可能であり、細い管路に用いることができる。
【００１９】
前記磁力センサ８が永久磁石３ｅの磁力を検知すると信号を発するホール素子の場合、永久磁石３ｅの磁力を検知すると電気信号を発する。前記第１ユニット２ａが湾曲した管路に沿って回動すると、永久磁石３ｅがホール素子から離れるので、磁力を検知できなくなり、電気信号が停止する。この電気信号の停止をカウントすることにより、前述したような熱交換器の伝熱管のどの辺りに管路内進行装置１が進行しているのかを把握できる。さらに、電気信号の停止をトリガとして、管路内進行装置１を駆動させるモータなどのパルスをカウントすることにより、さらに詳細に自身の位置を明確にすることができる。この場合、管路の湾曲毎にパルスをリセットするので、パルスカウントの累積誤差が少なくなり、管路内における管路内進行装置の位置検出の精度が高まる。また、ホール素子を用いた場合は、管路内が水で満たされている等の外乱に影響されず、延設部の位置を確実に検出できる。
【００２０】
図示していないが、第２ユニット２ｂの内部に複数個の磁力センサ８を管路内進行装置１の軸心の周りに等角度で配置し、前記永久磁石３ｅがどの位置にあるか分かるようにすることもできる。さらに、第２ユニット２ｂの後端にも第１ユニット２ａのソケット５と同様なものが設けられ、後方のユニット２ｃ（三番目のユニット）と後方の単連結部材１３を介して連結されている。
【００２１】
前記第１ユニット２ａのソケット５と前記第２ユニット２ｂのソケット６との間には、内部に連結部材３の接続部３ｃを挿通する孔を有するゴムダンパ９が設けられている。前記ゴムダンパ９は、第１ユニット２ａが第２ユニット２ｂに対して回動すると、湾曲の内側で圧縮されるため、ゴムダンパ９には直線状態に戻ろうとする付勢力が生じる。その付勢力により、回動した第１ユニット２ａには真っ直ぐに戻ろうとする力が働くため、第１ユニット２ａは直線状態を保ち易くなっている。前記ゴムダンパ９は、第１ユニット２ａ、連結部材３および第２ユニット２ｂが一直線上に配置されているときには、その両端部が第１ユニット２ａのソケット５および第２ユニット２ｂのソケット６のそれぞれの端面に接するような長さに設定するのが好ましい。また、ゴムダンパ９は他のユニットのソケット間にも設けることができ、ゴムダンパのかわりにコイルスプリングを用いることもできる。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、前記第１ユニット２ａが管路Ｐの湾曲した部位に到達すると、第１ユニット２ａは、その先端付近を湾曲した内面に接触させながら回動する（図３ｂ参照）。そして、第１ユニット２ａの開口端５ａが連結部材３の接続部３ｃに当接すると（図３ｃ参照）、今度は第１ユニット２ａと連結部材３が一体で回動する（図３ｄ参照）。このとき、延設部３ｂも一体で回動するため、延設部３ｂに固定された永久磁石３ｅと、磁力センサ８との相対位置が変わり、磁力センサ８が永久磁石３ｅの位置の変化を検出して図示しない制御装置へその信号を送る。
【００２３】
なお、前記位置検出手段により第１ユニット２ａの第２ユニット２ｂに対する回動角度を検出することもできる。例えば、図４に示すように前記連結部材３をソケット５に対して回動させる。その回動の際の、連結部材３の接続部３ｃの軸線（符号Ａ）と第１ユニット２ａの先端が向いている方向（軸線Ｂ）とがなす角度をαとする。同様に、前記軸線Ａと第２ユニット２ｂの軸線Ｃとがなす角度をβとする。本実施形態ではゴムダンパ９を設けているので、回動の際に第１ユニット２ａが管路の内面から受ける力は、ゴムダンパ９の第１ユニット２ａ側の端部に伝達され、その反力が第２ユニット２ｂ側の端部に伝達される。このため、前記角度αと角度βはほぼ等しくなる。従って、角度βを検出し、その値を２倍にすることにより、第１ユニット２ａと第２ユニット２ｂとがなす角度、すなわ
ち軸線Ａと軸線Ｃとがなす角度γ（図４参照）が求まる。なお、ゴムダンパ９を設けていない場合でも、前記第１ユニット２ａおよび第２ユニット２ｂが管路の内面から受けている摩擦、あるいはボールソケットジョイントの回動時の抵抗など諸条件が等しいなら、角度αと角度βとはほぼ等しくなる。
【００２４】
図示していないが、前記第１ユニット２ａと連結部材３の接続部３ｃとが一体に形成されている場合は、部品点数が少なくなり、製造が容易である。また、別体の場合の図３ｂおよび図３ｃの状態が無くなるため、第１ユニット２ａが回動した時点で磁力センサ８が永久磁石３ｅの位置の変化を検出することができる。
【００２５】
前記管路内進行装置１は連結されるユニットの数を多くして、それぞれのユニットに種々の機能を分担させることで、管路内進行装置１の長さは全体として長くなるが、個々のユニットは小型化が可能である。これにより、管路内進行装置１を細い管路に入れることができる。また、各ユニット間をボールソケットジョイント等の連結部材で連結することにより、湾曲のための曲げ関節が増えるため、曲率半径の小さい管路内であっても進行が容易である。
【００２６】
前記管路内進行装置１が３つ以上のユニット２ａ、２ｂ、２ｃ・・から構成されている場合（図１参照）、例えば、前述の第１ユニット２ａおよび第２ユニット２ｂに続き、３番目のユニット２ｃに第１ユニット２ａおよび第２ユニット２ｂを前進させるための機能を配置する。続いて、４番目のユニット２ｄに、管路の内壁に管路内進行装置１を突っ張るための機能を配置する。そして、５番目のユニット２ｅに、前記突っ張り機能が作動していることを確認するためのセンサを配置する。次いで、６番目のユニット２ｆ（図示せず）に前記突っ張り機能を駆動させる駆動部を配置する。さらに、７番目のユニット２ｇ（図示せず）は各ユニットに電源を供給するためのバッテリを搭載させる。これら３番目以降のユニット２の順番は入れ替えてもよい。
【００２７】
なお、第１ユニット２ａ、第２ユニット２ｂおよびそれらを連結する連結部材３を管路内進行装置１の先頭以外の部分に設けてもよい。また、第２ユニット２ｂが第１ユニット２ａの回動を検知するだけでなく、３番目のユニット２ｃの回動角度を検出できるようにすることもできる。この場合には、第２ユニット２ｂの内部に新たな磁力センサ８を設ける。そして、第２ユニット２ｂと第３ユニット２ｃとを連結する単連結部材１３を延設部３ｂ、永久磁石３ｅを備えた前述した連結部材３にするとよい。さらに、位置検出できるユニットを、１つの管路内進行装置１の中で複数箇所に設けてもよい。複数箇所に設ける場合は、等間隔になるように設けるのがよい。
【００２８】
図５には管路を進行するための機構を備えたユニット２ｃ（以下、駆動ユニット）を示す。その駆動ユニット２ｃは、内部に３つのモータ１０、１０、１０を備えている。それらモータ１０の回転軸にはそれぞれピニオンギア１０ａが設けられている。それら３つのピニオンギア１０ａに囲まれるように、それらの中心にはナット部材１１が設けられている。そのナット部材１１の外面には前記３つのピニオンギア１０ａと螺合するギアが設けられている。そのナット部材１１の内面にはメネジが形成されている。そのメネジと噛み合うようにオネジ部材１２が設けられている。そのオネジ部材１２の先端は前記第２ユニット２ｂの後端から延びている単連結部材１３に連結されている。前記モータ１０が駆動すると、その回転運動がピニオンギア１０ａからナット部材１１に伝達され、内部のオネジ部材１２が軸方向に螺進する。反対に、前記モータ１１を反対方向へ回転させるとオネジ部材１２はナット部材１１側に螺退する。このように、モータ１０を正逆回転駆動させることにより、オネジ部材１２を進退させることができる。これにより、先端に取り付けた第２ユニット２ｂを前後方向に移動させることができる。また、前記位置検出手段が前記第１ユニットの回動を検知した場合は、直進時に比べて前記オネジ部材１２の進退量を
少なくして第２ユニット２ｂとの間隔が大きくならないようにすることで、管路の湾曲した部位をスムーズに進行できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  管路内進行装置
２  ユニット
２ａ  第１ユニット
２ｂ  第２ユニット
３  連結部材
３ａ  第２ユニット連結部
３ｂ  延設部
３ｃ  接続部
３ｄ  第１ユニット連結部
３ｅ  磁石
４  位置検出手段
８  磁力センサ
【図１】
2012068452.tif 000003
【図２】
2012068452.tif 000004
【図３】
2012068452.tif 000005
【図４】
2012068452.tif 000006
【図５】
2012068452.tif 000007