(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体内面に一対のキャタピラを接地させた状態で軸方向に走行する管体内自走装置であって、
車体と、該車体に設けた２つの軸支部と、該各軸支部により夫々内外方向へ揺動自在に支持され且つ前記キャタピラを回転自在に支持したキャタピラユニットと、を備え、
平坦面上に前記各キャタピラユニットを載置した際には各キャタピラユニットは平行姿勢となる一方で、前記管体の軸方向と前記各キャタピラユニットが平行となるように前記管体内底面に前記各キャタピラユニットを載置した際には前記車体から前記各軸支部に加わる荷重によって前記各キャタピラユニットは前記管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開することを特徴とする管体内自走装置。
【請求項２】
前記キャタピラユニットは、前記軸支部により内外方向へ揺動自在に軸支されたベース部材と、該ベース部材によって回転自在に軸支された少なくとも２個のスプロケットと、該各スプロケットによってエンドレスに張設されたキャタピラと、何れか一つのスプロケットを駆動するために前記前記ベース部材に支持されたモータと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管体内自走装置。
【請求項３】
前記各支持軸は、前記車体に固定した支持ベースに設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管体内自走装置。
【請求項４】
前記各支持軸には夫々揺動部材が内外方向へ揺動自在に支持され、該各揺動部材は前記キャタピラユニットの前記ベース部材に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の管体内自走装置。
【請求項５】
前記各キャタピラユニットは弾性部材により前記平行姿勢となるように付勢されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の管体内自走装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水管等の管体内を自走しながら管体内面の撮影、清掃等々の各種作業を行う管体内自走装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から下水管、送風管等々の管体内を検査したり、清掃する目的から管体内を自走する自走装置が種々提案されている。
特開平５−２０２５５７号には、下水管体内の汚泥を除去するための吸引ノズルを搭載した車体と、車体の両側部に配置されたゴムクローラ（キャタピラ）と、を備えた下水等の清掃作業車が開示されている。管体内面は清掃作業車の進行方向である軸方向と直交した方向に湾曲しているため、両ゴムクローラの向きを平坦面上を走行するのに適した鉛直方向に設定しておくと、湾曲した管体内面とゴムクローラの外周面とが広い面積で密着できず、安定した走行が困難となる。このため、両ゴムクローラを車体の両側方に設けたヒンジによって内外方向へ回動自在に軸支し、更に両ゴムクローラ間に配置した油圧シリンダによって両ゴムクローラをハ字状に外方向へ回動させることにより、管体内面の曲率に対応したゴムクローラの傾斜角度（拡開角度）を得るようにしている。
【０００３】
下水管等の管体内は狭いために管体内を自走しつつ清掃作業を行う車体は可能な限り小型、且つシンプルな構成であることが好ましいが、車体に油圧シリンダを搭載すると部品点数の増大による大型化、高重量化を避けることができない。また、両ゴムクローラ間に油圧シリンダを配置するとゴムクローラ間隔の減縮に限界があり、車体幅の小型化に限界が生じるために小型の管体内を走行させることが難しくなるという問題があった。
また、自走装置が通過する管径、管体内面の湾曲率が変化する場合には、油圧シリンダを用いて予め設定されたゴムクローラの傾斜角度では対応できなくなり、安定した走行が困難となる。このため、管径や湾曲率が変化する度に、自走装置を回収してゴムクローラの傾斜角度を設定し直す必要が生じ、自走装置を用いた作業性が著しく低下する原因となる。
【特許文献１】特開平５−２０２５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、管体内を自走するための一対のキャタピラを備えた従来の自走装置は、管体内面の曲率に応じた角度にキャタピラを拡開させるための動力源として油圧シリンダを備えている。しかし、車体に油圧シリンダを搭載すると、部品点数の増大による大型化、高重量化を避けることができない。また、両ゴムクローラ間に油圧シリンダを配置するため、車体幅が大型化するという問題があった。また、管径、管体内面の湾曲率が変化する場合には、その度に、自走装置を回収してゴムクローラの傾斜角度を設定し直す必要が生じ、自走装置を用いた作業効率が著しく低下する原因となっていた。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、車体により支持されたキャタピラをハ字状に拡開させるための駆動手段を車体に配置することによる部品点数の増大、大型化を招くことなく、車体の重量に応じてキャタピラをハ字状に拡開させることにより、管径や管体内面の湾曲率の変化に柔軟に追随して、管体内面にキャタピラ周面を安定して密着させつつ走行することが可能な管体内自走装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、管体内面に一対のキャタピラを接地させた状態で軸方向に走行する管体内自走装置であって、車体と、該車体に設けた２つの軸支部と、該各軸支部により夫々内外方向へ揺動自在に支持され且つ前記キャタピラを回転自在に支持したキャタピラユニットと、を備え、平坦面上に前記各キャタピラユニットを載置した際には各キャタピラユニットは平行姿勢となる一方で、前記管体の軸方向と前記各キャタピラユニットが平行となるように前記管体内底面に前記各キャタピラユニットを載置した際には前記車体から前記各軸支部に加わる荷重によって前記各キャタピラユニットは前記管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開することを特徴とする。
両キャタピラユニットは車体によって内外方向へ自由に揺動（回動）するように構成されているため、車体から加わる荷重によって平行な姿勢からハ字形に拡開した姿勢まで変化することができる。格別の駆動手段を用いてキャタピラユニットを傾斜させるわけではないので、装置全体の大型化を回避できる。また、キャタピラユニットの傾斜角度を固定するわけではないので、走行中に管体内面の条件が種々変化したとしてもそれに追従して各キャタピラユニットの傾斜角度を個別に変化させて安定走行を継続させることができる。つまり、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１において、前記キャタピラユニットは、前記軸支部により内外方向へ揺動自在に軸支されたベース部材と、該ベース部材によって回転自在に軸支された少なくとも２個のスプロケットと、該各スプロケットによってエンドレスに張設されたキャタピラと、何れか一つのスプロケットを駆動するために前記前記ベース部材に支持されたモータと、を備えていることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記各支持軸は、前記車体に固定した支持ベースに設けられていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２において、前記各支持軸には夫々揺動部材が内外方向へ揺動自在に支持され、該各揺動部材は前記キャタピラユニットの前記ベース部材に固定されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れか一項において、前記各キャタピラユニットは弾性部材により前記平行姿勢となるように付勢されていることを特徴とする。
平面上を走行する場合、及びキャタピラユニットに外力が加わらない場合には、平行な姿勢となるように構成することにより、初期姿勢への復帰が容易となる。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように本発明によれば、管体内自走装置を管体の内面に載置して走行させる際には、キャタピラユニットは車体の重量による負荷を軸支部に受けるため、自由にハ字形に拡開することができ、キャタピラの下面を管体内面に密着させて安定走行することができる。格別の油圧シリンダ等の駆動手段を用いないため、装置全体の大型化を回避できる。
仮に管体内を走行中に管体内面が部分的に変形して曲率に変化があった場合にも各キャタピラユニットは車体からの負荷によってその傾斜角度を個別に自由に変化させることができ、常に管体内面に密着した状態で走行することができる。また、同様に管径が変化することによって管体内面の曲率が変化した場合にも同様に対応することができる。しかも、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る管体内自走装置の全体外観斜視図、キャタピラ揺動機構の構成を示す斜視図、及び駆動機構の構成説明図であり、図２はこの管体内自走装置が管体内面を自走している状態を示す図である。また、図３（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は管体内自走装置の正面図、左側面図、及び右側面図であり、図４（ａ）乃至（ｆ）はキャタピラユニットの正面図、平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。
管体内自走装置１は、下水管等の管体Ｐの内面に一対のキャタピラを接地させた状態で軸方向に走行する過程で、搭載したカメラにより管体内を撮影、点検したり、搭載した清掃手段（吸引ノズル等）によって管体内を清掃するために使用される。
管体内自走装置１は、所定以上の重量を有する車体２と、Ｔ字形の上部材５ａ、及び平板状の下部材５ｂを備え且つ車体２の底部に上部材５ａを固定した略エ字形の支持ベース（車体）５と、支持ベース５の下部材５ｂの両側端部に夫々設けた各軸支部（ヒンジ）６により夫々内外方向（上下方向）Ａへ揺動自在に支持された揺動部材１０と、各揺動部材１０に夫々組み付けられることにより内外方向Ａへ揺動するキャタピラユニット１５と、を備えている。
【０００９】
図示した実施形態に係る管体内自走装置１は、管内面形状測定装置として構成されており、車体２上には管体Ｐの内面の周方向にレーザビームを照射させて管内面を照射するレーザ光源（光照射手段）３と、このレーザ光源３により照射された管内面の表面形状を撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）４と、が搭載されている。ＣＣＤカメラ４により撮像した二次元画像と車体２による位置座標に基づいて管体内面の三次元表面形状を演算する制御部（演算手段）がケーブルによって管体内自走装置１と接続されている。
キャタピラユニット１５は、揺動部材１０を介して軸支部６によって内外方向へ揺動自在に支持されるベース部材１６と、ベース部材１６の前部と後部に夫々設けた軸受部によって回転自在に軸支された少なくとも２個のスプロケット２１、２２と、各スプロケット２１、２２によってエンドレスに張設されたキャタピラ（クローラ）３０と、何れか一つのスプロケット、本例では前部スプロケット２１を駆動するためにキャタピラ内部に相当するベース部材１６内に配置されたモータ４０と、モータ４０からの駆動力を駆動側スプロケット２１に伝達するギヤ機構４５と、モータを駆動する図示しないバッテリと、を備えている。
【００１０】
車体２は、図２に示したように軸支部６に所定以上の負荷をかけることにより揺動部材１０及びキャタピラユニット１５を外側へ回動させることができるように、その重量を所定に設定する。
或いは、水平面上にキャタピラを接地させる際には各キャタピラ（各キャタピラユニット）が水平面に対して確実に垂直姿勢（両キャタピラユニットが確実に平行姿勢）となるように図示しない弾性部材によって各キャタピラユニットを内方へ付勢するようにしてもよい。このように、平面上を走行する場合、及びキャタピラユニットに外力が加わらない場合には、平行な姿勢となるように構成することにより、初期姿勢への復帰が容易となる。
【００１１】
各軸支部６は揺動部材１０の軸１０ａを所定の角度範囲内で自由に内外方向Ａへ正逆回動できるように支持する。また、各揺動部材１０の回動範囲は、各揺動部材１０が夫々支持するキャタピラユニット１５を垂直（平行）に支持した姿勢から、各キャタピラユニットがハ字状に拡開する所要角度（例えば、４５度）までの範囲に設定する。
即ち、平坦な水平面上に各キャタピラ３０の周面を接地させた際には各キャタピラ３０は鉛直方向を向いた直立姿勢を維持する一方で、管体Ｐの軸方向と各キャタピラの長手方向が平行となるように管体内底面に各キャタピラを載置した際には車体２から各軸支部６に加わる荷重によって各揺動部材１０及びキャタピラユニット１５が外方向に回動して各キャタピラを管体内底面の曲率に対応したハ字状に拡開させるように構成されている。
なお、揺動部材１０を設けずに、軸支部６によって直接ベース部材１６の一部を揺動自在に支持してもよい。
【００１２】
ベース部材１６は、略板状の内側片１７及び外側片１８と、内側片１７と外側片１８とを一体化する連結片１９と、を備えている。キャタピラ３０の内周面は連結片１９の上面、及び下面に沿って摺動する。
支持ベース５の下部材５ｂの左右両端部に夫々揺動自在に軸支された揺動部材１０は、キャタピラユニット１５のベース部材１６の内側に設けた切欠き１６ａからベース部材内部に入り込み、ベース部材１６内適所にネジ止め固定される。
各スプロケット２１、２２は、夫々の軸部２１ａ、２２ａを、ベース部材１６に設けた軸受部によって回転自在に軸支されている。各モータ４０は、各スプロケット２１、２２間であって、キャタピラ３０の内周側に位置するようにベース部材１６の適所に固定される。各モータ４０からの駆動力は、駆動側の各スプロケット２１に対してギヤ機構４５を介して伝達する。
この例に係るギヤ機構４５は、前方の駆動側スプロケット２１を駆動するためにモータ４０の出力軸に固定した駆動側の傘歯車４６と、ベース部材１６によって回転自在に軸支された軸４７ａによって軸心を固定され且つ傘歯車４６と噛合する従動側の傘歯車４７と、軸４７ａの外側端部により軸心を固定されたギヤ４８と、ベース部材１６に設けた軸受よって回転自在に軸支され且つギヤ４８と噛合したギヤ４９と、スプロケット２１の軸２１ａの端部に軸心を固定されギヤ４９と噛合するスプロケットギヤ５０と、を備えている。
【００１３】
以上の構成において、管体内自走装置１を管体Ｐの内面に載置して走行させる際には、キャタピラユニット１５は車体２の重量による負荷を揺動部材１０の軸１０ａに受けるため、自由にハ字形に拡開することができ、キャタピラ３０の下面を管体内面に密着させて安定走行することができる。格別の油圧シリンダ等の駆動手段を用いないため、装置全体の大型化を回避できる。
仮に管体内を走行中に管体内面が部分的に変形して曲率に変化があった場合にも各キャタピラユニット１５は車体２からの負荷によってその傾斜角度を個別に自由に変化させることができ、常に管体内面に密着した状態で走行することができる。また、同様に管径が変化することによって管体内面の曲率が変化した場合にも同様に対応することができる。しかも、一方のキャタピラユニットと他方のキャタピラユニットの傾斜角度が異なった状態での走行も可能となる。
【００１４】
次に、図５、図６及び図７は本発明の第２の実施形態に係る管体内自走装置の説明図であり、図５は管体内を走行している状態を示す図であり、図６（ａ）及び（ｂ）はキャタピラユニットの構成を示す平面図、及び側面図であり、図７（ａ）及び（ｂ）は車体にキャタピラユニットを支持した状態を示す平面図、側面図である。
この実施形態に係る管体内自走装置１は、キャタピラユニット１５の長手方向両端部に夫々設けた軸支部６０を、車体２によって内外方向へ揺動自在に軸支した構成が特徴的である。
このキャタピラユニット１５は、ベース部材１６によって回転自在に支持した図示しない複数のスプロケットによってキャタピラ３０を回転自在に支持し、更にスプロケットのうちの一つをベース部材１６により支持した図示しないモータによって駆動する。
【００１５】
図５のように管体Ｐの内周面にキャタピラユニット１５を接地させた際に、車体２からの荷重は軸支部６０に加わるため、各キャタピラユニット１５はハ字形に拡開してキャタピラ周面を管体内面に密着させつつ安定して走行することが可能となる。他の作用、効果は、前記第１の実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係る管体内自走装置の全体外観斜視図、キャタピラ揺動機構の構成を示す斜視図、及び駆動機構の構成説明図である。
【図２】管体内自走装置が管体内面を自走している状態を示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）及び（ｃ）は管体内自走装置の正面図、左側面図、及び右側面図である。
【図４】（ａ）乃至（ｆ）はキャタピラユニットの正面図、平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る管体内自走装置が管体内を走行している状態を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）はキャタピラユニットの構成を示す平面図、及び側面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は車体にキャタピラユニットを支持した状態を示す平面図、側面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…管体内自走装置、２…車体、３…レーザ光源、４…ＣＣＤカメラ、５…支持ベース（車体）、５ａ…上部材、５ｂ…下部材、６…軸支部、１０…揺動部材、１０ａ…軸、１５…キャタピラユニット、１６…ベース部材、１７…内側片、１８…外側片、１９…連結片、２１、２２…スプロケット、２１ａ…軸、３０…キャタピラ、４０…モータ、４５…ギヤ機構、４６…傘歯車、４７…傘歯車、４７ａ…軸、４８…ギヤ、４９…ギヤ、５０…スプロケットギヤ、６０…軸支部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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