JPH086700Y2 - 走行ロボット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、走行ロボットに関し、特に配管内の点
検、清掃、塗装などの作業に適する走行ロボットに関す
る。

（従来の技術） 物質を搬送するパイプラインや排水管などの配管は、
長期間使用すると、その内部に様々な付着物が付着、生
成し、管路抵抗を増大して搬送効率を低下させる。それ
故、かかる配管については、定期的にその内部の点検、
清掃、再塗装などの作業をおこなう必要があり、最近、
それらを目的とした各種ロボットが開発されている。特
に、清掃や塗装などをおこなうロボットは、その作業の
性質上、たとえば清掃作業の場合は、走行部が清掃した
あとを通過するようにしないと、付着物をふみつけ、塗
装を傷付けたり、走行車輪に付着物が付着して清掃部を
汚ごしたりする。また、塗装作業の場合は、その塗装部
をさけて通るようにしなければならない。そのため、こ
の種のロボットは、作業部を走行部の前方または後方に
オーバハングした形に構成されている。

第３図および第４図にその一例を示す。このロボット
では、走行部（１）の前部に作業部取付け部（２）が設
けられ、この作業部取付け部（２）に作業部（３）が走
行部（１）の前方に突出させて取付けられている。特に
図示例の作業部（３）は、配管（Ｐ）内を清掃するた
め、管内壁に付着する付着物に高圧水を吹付けるジェッ
トノズル（４）を作業ヘッド（５）に取付けたものが示
されている。その清掃作業を有効におこなうため、作業
部取付け部（２）に対し作業部（３）は、矢印（Ａ）で
示すように旋回し、また、作業ヘッド（５）は、矢印
（Ｂ）で示すように支持軸まわりを回転し、かつ矢印
（Ｃ）で示すように、ジェットノズル（４）を管内壁に
対して任意角度に傾斜できる構造に形成されている。

しかしながら、このようなロボットは、上記作業部
（３）の旋回中心が必ずしも配管（Ｐ）の中心と一致す
るとは限らない。そのため、作業ヘッド（５）を常に管
内壁と一定の間隔を保って作業できるように、作業ヘッ
ド（５）を支持する支持部（６）は、アクチュエータの
駆動により配管（Ｐ）の直径方向に進退できる構造をな
し、かつ、作業ヘッド（５）およびジェットノズル
（４）をそれぞれ回転および傾斜させる駆動部がすべて
作業ヘッド（５）に設けられている。また、このように
支持部（６）が進退するものについては、防水のため、
その可動部分は伸縮可能な蛇腹部分（７）で覆う必要が
ある。

ところで、この例のロボットのように、作業部（３）
がオーバハングしているものでは、走行および作業の安
定性をそこなわないように、特に作業部（３）を軽量化
することが望まれる。図示例のロボットには、その走行
および作業の安定を確保するために、先端部にローラ
（９）を取付け、このローラ（９）を管内壁に圧接させ
る姿勢維持機構（10）が設けられているが、なおかつ、
オーバハングしている作業部（３）を軽量化すること
は、この種のロボットの走行および作業の安定上必要で
ある。また、作業部（３）を軽量化することは、ロボッ
トを垂直管や傾斜管内を昇降させる場合にも必要であ
る。

しかしながら、従来のロボットは、上記のように支持
部（６）を進退させる構造に形成され、かつその先端部
の作業ヘッド（５）やジェットノズル（４）を動かす機
構をすべて作業ヘッド（５）に設けなければならないた
めに、支持部（６）を進退させる駆動機構が重く、ま
た、それらを旋回させる駆動機構（11）も重くなり、そ
の構造上軽量化が困難であった。さらに、その可動部分
を防水するための蛇腹部材（７）がその重量をさらに増
加させるなどの問題点がある。

（考案が解決しようとする問題点） 上記のように、走行部に対して作業部がオーバハング
するロボットでは、走行および作業の安全性のために、
作業部を軽量化することが重要であるが、従来のロボッ
トは、配管内を点検、清掃、塗装などをおこなうロボッ
トについて述べたように、作業部が重く、かつ軽量化で
きない構造に形成されている。

この考案は、かかる問題点を解決するためになされた
ものであり、作業部を軽量化して、走行および作業を安
定におこなう走行ロボットを構成することを目的とす
る。

〔考案の構成〕

（問題点を解決するための手段） 作業部を有する走行ロボットにおいて、一定長さのア
ームの先端部に作業ヘッドを取付け、走行部に設けられ
た作業部取付け部にアーム支持部を介してこのアームの
基端部を支持させ、かつ上記作業部取付け部およびアー
ムの基端部がわにアームおよび作業ヘッドまたはこの作
業ヘッドに取付けられた作業具を駆動する駆動部アクチ
ュエータを配設する構造とした。

（作用） 上記のように、作業ヘッドを支持する支持部を一定長
さのアームで構成して、その先端部に作業ヘッドを取付
け、このアームを走行部に設けられた作業部取付け部に
支持させるとともに、アームおよび作業ヘッドまたはこ
の作業ヘッドに取付けられた作業具を駆動する駆動部を
作業部取付け部およびアームの基端部がわに配設する
と、作業部を軽量にかつその慣性を小さくでき、それに
より、駆動部を軽量化し、それらの軽量化によって走行
および作業を安定におこなうロボットとすることができ
る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの考案を実施例に基づいて説
明する。

第１図および第２図に、この考案の一実施例である配
管内の点検、清掃、塗装などの作業をする走行ロボット
の構成を示す。このロボットの走行部（20）は、４個の
走行車輪（21）を有し、車体（22）に設置された図示し
ない傾斜計や撮像カメラから得られる情報信号を、この
車体（22）に搭載された制御部（23）の演算処理部で演
算処理し、その結果に基づいて、この制御部（23）から
走行車輪（21）を回転駆動する走行駆動部（24）および
操舵する操舵部（25）に制御信号を送出して、走行部
（20）の走行および操舵を制御するようになっている。
また、この走行部（20）の前部には、作業部取付け部
（27）が設けられ、さらに、車体（22）上には、このロ
ボットの姿勢を安定に維持する姿勢維持機構（10）が設
けられている。この姿勢維持機構（10）は、上記作業部
取付け部（27）に設けられた支点（29）を回転中心とす
るアーム（30）の先端部にローラ（９）を取付け、車体
（22）に取付けられたエアシリンダの如きアクチュエー
タ（31）により、上記アーム（30）を回転させて、ロー
ラ（９）を配管（Ｐ）の内壁に圧接させ、かつこのアク
チュエータ（31）よりその圧接力を調整する構造に形成
されている。

しかして、上記作業部取付け部（27）に作業部（33）
が取付けられている。この作業部（33）は、作業ヘッド
（34）すなわちこの例では高圧水を噴射するシェットノ
ズル（４）の取付けられた作業ヘッド（34）と、先端部
にこの作業ヘッド（34）を支持する中空のアーム（35）
と、このアーム（35）を支持して上記作業部取付け部
（27）に支持されたアーム支持部（36）とを有する。そ
して、作業部取付け部（27）には、このアーム支持部
（36）を矢印（Ａ）で示すように回転して、アーム（3
5）およびその先端に取付けられた作業ヘッド（34）を
旋回させるアクチュエータ（37）が、また、このアーム
支持部（36）には、アーム（35）を矢印（Ｄ）で示すよ
うに回転して、走行部（20）の走行方向に傾斜させるア
クチュエータ（38）が設けられている。基端部がアーム
支持部（36）に支持されるアーム（35）は、正常な作業
状態において、先端部が走行部（20）の走行方向に前傾
する長さに形成され、その前傾した状態で、上記アクチ
ュエータ（37）により旋回される。さらに、アーム（3
5）の基端部には、矢印（Ｃ）で示すようにアーム軸に
対して作業ヘッド（34）またはこの作業ヘッド（34）に
取付けられたジェットノズル（４）を傾斜、すなわち管
内壁に対してジェットノズル（４）を任意角度に傾斜さ
せるアクチュエータ（39）が設けられている。このアク
チュエータ（39）は、アーム（35）内に配設されたベル
ト機構（40）を介して、この例では、ジェットノズル
（４）を駆動する。

なお、作業ヘッド（34）には、管内壁までの距離を検
出して、この作業ヘッド（34）と管内壁との間隔を一定
に保つための検出器、たとえば光学式センサーなどから
なる非接触式の検出器が設けられている。なおまた、車
体（22）の後部には、このロボットが垂直管や傾斜管内
を昇降する場合、その落下や暴走を防止するため、たと
えばウインチ付きクレーン車と係合させる係合部が設け
られている。この係合部は、フックなどウインチと機械
的に係合するものでもよく、また、バキューム吸着、マ
グネット吸着など、他の手段を用いるものでもよい。

さて、上記のように構成された走行ロボットは、作業
ヘッド（34）に取付けられた検出器を利用して、この作
業ヘッド（34）と管内壁とが所定の間隔になるように、
アクチュエータ（38）によりアームの傾斜を調整する。
しかるのち、車体（22）に搭載された制御部の制御のも
とに、アクチュエータ（37）によりアーム（35）を旋回
させる。この場合、このアーム（35）の旋回中心が配管
（Ｐ）の中心と一致していないときは、上記アーム（3
5）の旋回にしたがって、作業ヘッド（34）と管内壁と
の間隔が変化するので、その間隔を一定に保つように、
アーム（35）の傾斜角変更が上記制御部によりおこなわ
れる。また、作業ヘッド（34）が少くとも配管（Ｐ）内
の所要部分をくまなく走査するように、アーム（35）の
旋回速度と走行部（20）の走行速度との整合も、制御部
によっておこなわれる。

ところで、上記のように走行ロボットを構成すると、
作業ヘッド（34）の支持部分を軽量のアーム（35）で構
成し、かつ作業ヘッド（34）やアーム（35）など作業部
（33）の各部分を駆動するアクチュエータ（37）〜（3
9）を作業部取付け部（27）およびアーム（35）の基端
部がわに設けたことにより、作業部（33）を軽量にかつ
その慣性を小さくすることができる。しかも、それによ
り、この作業部（33）を支える作業部取付け部（27）や
走行部（29）も軽量化でき、その軽量化によって、走行
および作業を安定におこなう走行ロボットとすることが
できる。また、ロボット全体が軽量になると、このロボ
ットの補助装置としてのウインチ付きクレーン車などの
周辺設備も小形できるという利点を生ずる。さらに、ア
ーム（35）を中空に構成して、その内部にベルト機構を
配設して作業ヘッド（34）または作業具（４）を駆動す
るようにしたので、従来のロボットのように防水のため
の部材を必要とせず、この点からも作業部を軽量化でき
る。

なお、上記実施例では、配管内を点検、清掃、塗装す
るロボットについて述べたが、この考案の走行ロボット
は、その要旨を変更することなく、その他の作業にも使
用できる。

〔考案の効果〕

作業部を有する走行ロボットにおいて、作業部を、一
定長さのアームの先端部に作業ヘッドを取付け、走行部
に設けられた作業部取付け部にアーム支持部を介して上
記アームの基端部を支持させ、かつ上記アーム、作業ヘ
ッドまたはこの作業ヘッドに取付けられた作業具を駆動
する複数の駆動部（アクチュエータ）を上記作業部取付
け部およびアームの基端部がわに配設すると、作業部を
軽量にかつその慣性を小さくすることができる。しか
も、それにより、この作業部を支える作業部取付け部や
走行部も軽量化でき、その軽量化によって、走行および
作業を安定におこなうロボットとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例である走行ロボットの構成
を示す正面図、第２図は同じくその前面図、第３図は従
来の走行ロボットの構成を示す正面図、第４図は同じく
その前面図である。 （４）…ジェットノズル、（20）…走行部 （21）…走行車輪、（27）…作業部取付け部 （33）…作業部、（34）…作業ヘッド （35）…アーム、（36）…アーム支持部 （37）〜（39）…アクチュエータ、（40）…ベルト機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 大貫 正夫 神奈川県横浜市栄区笠間町1000番地 株式 会社芝浦製作所大船工場内 (56)参考文献 特開 昭60−92173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−44654（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−72509（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】先端部に作業ヘッドを有する一定長さの１
   本の中空アームの基端部が管内を走行する車体の走行部
   に作業部取付け部およびアーム支持部を介して取付けら
   れ、この作業部取付け部およびアーム支持部がわに、作
   業ヘッドをアーム軸に対して傾斜させるアクチュエータ
   と、アームを走行部の走行方向と直交する平面上で旋回
   させるアクチュエータと、作業ヘッドが管内壁に対して
   所定の間隔を保つようにアームを走行部の走行方向に傾
   斜させるアクチュエータとが設けられ、かつ上記アーム
   の内部に上記作業ヘッドまたはこの作業ヘッドに取付け
   られた作業具を駆動する駆動機構が配設されていること
   を特徴とする走行ロボット。
2. 【請求項２】作業ヘッドを駆動する駆動機構は、アーム
   内に配設されたベルト機構であることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の走行ロボット。