JPH0911892A - 管内走行ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットの一部を分解すること無しに潤滑剤
の供給を行え、メンテナンスの手間を省くことができる
管内走行ロボットを得る。 【構成】 走行車体３に備えられる走行装置４が、車軸
６両端側部位に左右一対の車輪５を備え且つ左右一対の
車輪５が車軸６により磁気的に連結されて互いに異なっ
た磁極となる磁気吸着型走行装置として構成され、ギヤ
伝動機構１６ａ、１６ｂを介して車輪５を回転駆動する
モータ１５ａ、１５ｂを走行装置４に備えた管内走行ロ
ボットにおいて、モータ１５ａ、１５ｂ及びギヤ伝動機
構１６ａ、１６ｂを構成するに、回転駆動力の伝動基端
側程、上部位置に設け、ギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂに
あってモータ側に配設されるギヤに潤滑剤を供給するた
めの潤滑剤供給部１６１をロボット外表面部位６００に
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行車体に備えられる
走行装置が、車軸の両端側部位に左右一対の車輪を備え
且つ左右一対の車輪が車軸により磁気的に連結されて互
いに異なった磁極となる磁気吸着型走行装置として構成
され、車輪をギヤ伝動機構を介して回転駆動するモータ
を前記走行装置に備えた管内走行ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の管内走行ロボットは、走行装置
の車輪が磁気吸着力により管内壁に吸着しながら走行す
るものであり、車軸の両端側部位に左右一対配設される
車輪を、それぞれ、異なった磁極に設定することによ
り、図２に実線で示すような磁気分布を、走行装置と管
内壁との間に形成して強い吸着力を発揮して良好な管内
走行をおこなうことができる。この構成の管内走行ロボ
ットにあっては、鉛直配置の配管部、段差を有する配管
部にあっても、良好な走行状態を得ることができる。さ
て、車輪の回転駆動に関しては、原動側のモータからギ
ヤ伝動機構を介して各車輪まで回転駆動力が伝達され
る。この種、ギヤ伝動機構にあっては、それに備えられ
るギヤの磨耗に対する措置として、潤滑剤の一種として
の潤滑油を適時供給する必要があるが、従来、このよう
な潤滑油の供給に際しては、管内走行ロボットの一部を
分解して潤滑油を供給していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな管内走行ロボットは、前述の走行装置、この走行装
置に対する制御装置、さらには管内で働かせるための検
査装置等を、密に走行車体内に装備する必要があるた
め、潤滑油の給油の度毎に、走行装置を含めてロボット
の一部を分解して給油をおこなうことはかなりな手間と
なっていた。従って、本発明の目的は、ロボットの一部
を分解すること無しに潤滑剤の供給を行え、メンテナン
スの手間を省くことができる管内走行ロボットを得るこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による管内走行ロボットの特徴構成は、モータ
及びギヤ伝動機構を構成するに、回転駆動力の伝達基端
側程、上部位置に設け、このギヤ伝動機構にあってモー
タ側に配設されるギヤに潤滑剤を供給するための潤滑剤
供給部をロボット外表面部位に設けたことにあり、その
作用・効果は次の通りである。

【０００５】

【作用】つまり、本願の管内走行ロボットにあっては、
ロボットの外表面部位に潤滑剤供給部が設けられ、この
潤滑剤供給部から潤滑剤の供給がおこなわれる。従っ
て、潤滑剤の供給においてロボットを分解して、これを
おこなう必要はない。さらに、潤滑剤供給部から供給さ
れる潤滑剤は、本願の構造にあっては、ギヤ伝動機構の
モータ側に配されるギヤに供給され、このギヤから伝達
機構の下手側へ自動的に供給される。この場合に、ギヤ
の上下位置関係が有効に働き、良好な自動潤滑状態を実
現できる。即ち、潤滑油を注油部から供給する場合は、
モータの回転に伴い下手側に潤滑油が伝わることによ
り、１ケ所の注油部から全ての歯車へ潤滑油を効率的に
伝える。

【０００６】

【発明の効果】結果、ロボットの一部を分解すること無
しに潤滑剤の供給を行え、メンテナンスの手間を省くこ
とができ、作業の効率化が計れる。

【０００７】

【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。本
願の管内走行ロボット１の側面図を図１に、管軸方向視
図を図２に示した。これらの図に示されるように、本願
の管内走行ロボット１は、管２内を移動可能な走行車体
３を備えるとともに、この走行車体３の前後位置に一対
の走行装置４を備えて構成されている。個々の走行装置
４は、左右一対の車輪５を車軸６の両端側部位に備えた
走行体７を、走行装置本体４０に対して回転駆動操作自
在に備えている。前記走行装置本体４０は、走行車体３
の上下軸Ｂ回りに操舵操作自在に備えられている。さら
に、前記走行体７を走行装置本体４０に対して回転駆動
するための回転駆動機構９が、各走行装置４毎に備えら
れるとともに、走行装置本体４０と走行体７を一体とし
て、走行車体３に対して操舵制御する操舵機構１０が、
同様に、走行装置４毎に備えられている。

【０００８】前記走行装置４について以下さらに詳細に
説明する。先ず、走行体７の構成から説明すると、図２
に示すように、走行体７は基本的には車軸６の左右両端
部位に一対の車輪５を備える構造をとっている。但し、
実際には、車軸６はそのほぼ中央部位で分割された構成
とされており、左側の車輪５ａと一体に連結された左側
車軸部６ａと、右側の車輪５ｂと一体に連結された右側
車軸部６ｂとを備えている。さらに、車輪５は、夫々、
車軸部６ａ、６ｂに一体連結構成された内部車輪５０
と、この内部車輪５０にルーズに外嵌する外部車輪５１
とを備えた二重車輪として構成されている。このよう
に、車輪５を二重車輪とすることにより、管２内に於け
る段差部（図外）の走行、鉛直方向の壁面部位（図外）
に於ける走行等を容易にこなすことができる。前述の走
行体７は、磁気走行体として構成されている。即ち、各
車軸部６ａ、６ｂには、その軸方向Ｃに永久磁石１１
ａ、１１ｂを備えており、左側車軸部６ａと右側車軸部
６ｂとは互いにその中央側端面部位１２で、金属性ブラ
シ１３により磁気的に接続されている。よって、この走
行体７にあっては、左右両端面に配設される車輪５が、
互いに異なった磁極となり、図２に示すように、管内壁
１４を介して磁界を分布させることにより、強い磁気吸
着力を発揮することができる。従って、この走行装置４
は磁気吸着型の走行装置である。

【０００９】次に、この走行体７の回転駆動関係につい
て説明する。前述の左側車軸部６ａと右側車軸部６ｂと
には、夫々個別に、回転駆動用のモータ１５ａ、１５ｂ
が、独立に設けられている。各モータ１５ａ、１５ｂか
らの回転駆動力は、左右それぞれ独立して設けられてい
るギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂを介して、夫々、車輪５
ａ、５ｂに伝達されて、所定の走行をおこなうことがで
きる。ここで、これらのモータ１５ａ、１５ｂの回転軸
１７ａ、１７ｂの配設方向は、走行車体３のほぼ上下方
向とされており、この回転軸１７ａ、１７ｂの配設方向
に沿って設けられるモータ１５ａ、１５ｂの磁石１８
ａ、１８ｂの磁界の方向と、前述の走行体７が備える磁
界の方向とはほぼ直交する。従って、走行体７（主に車
軸部６ａ、６ｂ）に存する磁界により、モータ１５ａ、
１５ｂの回転が影響を受けることはない。

【００１０】さらに、これらのモータ１５ａ、１５ｂ及
びギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂの配設構成について説明
すると、図１に示すように、これは、回転駆動力の伝動
基端側程、上部位置に設けられ、ギヤ伝動機構１６ａ、
１６ｂにあってモータ側に配設されるギヤ１６０に潤滑
油を供給するための潤滑剤供給部１６１がロボット外表
面部位（走行装置４の外部に露出している部位）６００
に設けれている。従って、本願の管内走行ロボット１に
あっては、ロボットを分解することなしに、潤滑油の供
給をすることができる。

【００１１】さて、前述の走行装置本体４０は、以上説
明した走行体７、一対のギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂさ
らには一対のモータ１５ａ、１５ｂを、走行車体３に対
して支持する。この走行装置本体４０は走行車体３に対
して、その上下軸Ｂ回りに回転可能に配設構成されてお
り、この回転により、走行装置４全体が、走行車体３に
対して方向付けられる。

【００１２】この管内走行ロボット１にあっては、左右
一対の車輪５（各輪に連結された左右一対の車軸部６
ａ、６ｂを含む）を、夫々、独立に回転駆動する左右一
対のモータ１５ａ、１５ｂの回転駆動量の差により、走
行車体３に対する（例えば走行車体の前後方向に対す
る）操舵量が調節される。即ち、走行車体３に対する走
行装置本体４０の回転可能な支持機構および、左右一対
のモータ１５ａ、１５ｂ、ギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂ
等によって、前述の操舵機構１０が構成されている。

【００１３】一方、先に説明したように、各モータ１５
ａ、１５ｂは、対応する車軸部６ａ、６ｂを回転駆動す
る。従って、各モータ１５ａ、１５ｂ及びそれに接続さ
れたギヤ伝動機構１６ａ、１６ｂが回転駆動機構９を構
成している。

【００１４】以上が、各走行装置４の構成であるが、図
１に示すように、これらの走行装置４は、走行車体３の
幅方向のほぼ中央位置で、走行車体３の前後位置にほぼ
均等に、一対、配置されている。従って、各走行装置４
を、適切に操舵操作して、走行体７を回転駆動すること
により、例えば、管軸方向Ａに於ける螺旋走行をおこな
うことができる。さらに、ロボットの走行方向変更にあ
たっては、例えば前進側の走行装置４において、その左
右位置に配設される車輪５ａ、５ｂの回転駆動量を変え
ることによって、走行方向を変更することができる。

【００１５】以上が、主に管軸方向に沿った走行に於け
る本願の管内走行ロボット１の働きであるが、以下に、
管周方向の走行である回動走行をおこなう場合に有効と
なる構成について説明する。これまでの説明にあたって
は、走行車体３は単一体として構成されているように説
明してきたが、図１、図３に示すように、走行車体３
は、互いに走行車体の前後方向に配設される連結軸１９
回りに回転可能で且つ相互に連結された一対の回動車体
３０、３１から構成されている。そして、それぞれの回
動車体３０、３１に、夫々単一の前記走行装置４がその
一側面（底部側）に備えられている。この連結軸１９と
各回動車体３０、３１との関係において、連結軸回りに
おける回動車体の回転位相角を、夫々の回動車体３０、
３１に対して検出する回転位相角検出センサ２０、２１
が備えられるとともに、回動車体３０、３１間で連結軸
１９回りの回転位相角が互いに異なる車体回動姿勢に、
回動車体３０、３１間相互を維持可能に構成されてい
る。即ち、互いの回動車体３０、３１間で、それらが相
互に傾いた姿勢を維持できるように構成してある。この
姿勢を、車体回動姿勢と呼び、図３（ニ）に示すような
姿勢である。さらに、相互の回動車体３０、３１が前述
のような車体回動姿勢にある場合に、各走行装置４の車
軸６を、それらがほぼ管軸方向Ａを向く車軸回動姿勢に
維持することができる。

【００１６】また、回動車体３０、３１が連結軸１９回
りの回転位相角において相等しく、走行装置４がその駆
動回転により管軸方向Ａの走行を行う姿勢となる直進走
行姿勢と、回動車体３０、３１が車体回動姿勢で、走行
装置４が車軸回動姿勢である回動姿勢との間で、回転駆
動機構９と操舵機構１０とを姿勢変更制御する姿勢制御
手段２４を備えている。この姿勢制御手段２４は、回転
駆動機構９と操舵機構１０とを夫々制御することとなる
が、図４に示すように、前方側の走行装置４ａ、後方側
の走行装置４ｂ夫々に対する操舵量あるいは回転駆動量
が、所定の目標値になるまで、夫々独立に制御を繰り返
す基本フレーム２６の組み合わせから構成されている。
以下に、直進走行姿勢から回動姿勢への姿勢変更につい
て説明する。 １ 図３（イ）に本願の管内走行ロボット１が上記の直
進走行姿勢にある状態を示した。同図は、管内走行ロボ
ット１を前方より見た状態を示しており、各走行装置４
に備えられる走行体７は、その車軸６が管軸方向Ａに対
して直交した状態にあり、車輪５の接地部がその回転に
伴って管軸方向Ａに転動できる状態を示している。 ２ 姿勢制御手段２４のステップ１が実行される。管内
走行ロボット１にあっては、前方側の走行装置４ａが操
舵操作を受け、その車軸６が管軸方向Ａを向くまで装置
は回動する。本願にあっては前方側の走行装置４ａに備
えられる左右一対の車輪５が、互いに同じ速度で逆方向
に回転されて、走行車体３に対する走行装置４の操舵が
完了する。図３（ロ）に、操舵を完了した状態を示し
た。同図において、前方側の走行装置４ａの車軸６は管
軸方向Ａに沿った姿勢となっており、後方側のそれは、
元のままに維持されている。従って、ロボット１が倒れ
ることはない。 ３ 上記のステップ１に引き続いて、ステップ２におい
て前方側の走行装置４ａが一定量の回動駆動制御を受け
る。従って、前方側の回動車体３０が後方側の回動車体
３１に対して、連結軸１９回りに回転し、管内壁１４を
管周方向Ｄに部分的に登る。この場合は、前方側の走行
装置４ａに備えられる左右一対の車輪５が、同速度で同
一方向に回転されて、回動車体３０、３１間の姿勢変更
を完了する。図３（ハ）に、姿勢変更を完了した状態を
示した。 ４ ステップ２に引き続いてステップ３が実行される。
後方側の走行装置４ｂが操舵操作を受け、その車軸６が
管軸方向Ａを向くまで装置は回動する。本願にあっては
後方側の走行装置４ｂに備えられる左右一対の車輪５
が、互いに同じ速度で逆方向に回転されて、走行車体に
対する走行装置４の操舵が完了する。図３（ニ）に、操
舵を完了した状態を示した。同図において、前方側及び
後方側の走行装置４の車軸６は管軸方向Ａに沿った姿勢
となっているが、回動車体間において、これがＶ字型と
なっているため、たとえ、回動走行をおこなってもロボ
ットが倒れることはない。 ５ ステップ３に引き続いてステップ４が実行される。
これにより、管内走行ロボット１は、管内を周方向に安
定した状態で回動走行する。 ６ そして、上記の回動走行を終了した後、上記のステ
ップ１からステップ３に到る動作をステップ５〜ステッ
プ７において逆に辿って、直進走行姿勢への復帰を完了
する。

【００１７】〔別実施例〕上記の実施例においては、潤
滑油を供給したが、粉末状の固形潤滑剤等を供給しても
よい。従って、これらをまとめて潤滑剤と呼ぶ。さら
に、上記の実施例においては、走行体を、車軸を左右一
対の車軸部から構成するとともに、これら車軸部の一方
の端部に車輪を備え、これら一対の車軸部に対して独立
に回転駆動用のモータを別個に備える構成としたが、こ
の構成としては、以下のような構成も採用できる。即
ち、単一の車軸の両端部に車輪を備え、走行用モータに
よりこの車軸を、その軸廻りに回転駆動して、走行体の
走行装置本体に対する回転駆動を確保するとともに、こ
の走行装置本体と車体との間で、走行装置本体を車体の
上下方向の軸廻りに回転可能に構成するとともに、この
回転のための操舵用モータを備えて、構成してもよい。

【００１８】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の管内走行ロボットの側面図

【図２】本願の管内走行ロボットの管軸方向視図

【図３】直進走行姿勢から回動姿勢への姿勢変更順を示
した模式図

【図４】直進走行姿勢から回動姿勢への姿勢変更シーケ
ンスの基本構造を示したフロー図

【符号の説明】

３ 走行車体 ４ 走行装置 ５ 車輪 ６ 車軸 １５ａ モータ １５ｂ モータ １６ａ ギヤ伝動機構 １６ｂ ギヤ伝動機構 １６１ 潤滑剤供給部 ６００ ロボット外表面部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行車体（３）に備えられる走行装置
   （４）が、車軸（６）の両端側部位に左右一対の車輪
   （５）を備え且つ前記左右一対の車輪（５）が前記車軸
   （６）により磁気的に連結されて互いに異なった磁極と
   なる磁気吸着型走行装置として構成され、ギヤ伝動機構
   （１６ａ）（１６ｂ）を介して前記車輪（５）を回転駆
   動するモータ（１５ａ）（１５ｂ）を前記走行装置
   （４）に備えた管内走行ロボットであって、前記モータ
   （１５ａ）（１５ｂ）及び前記ギヤ伝動機構（１６ａ）
   （１６ｂ）を構成するに、回転駆動力の伝動基端側程、
   上部位置に設け、前記ギヤ伝動機構（１６ａ）（１６
   ｂ）にあって前記モータ側に配設されるギヤに潤滑剤を
   供給するための潤滑剤供給部（１６１）をロボット外表
   面部位（６００）に設けた管内走行ロボット。