JPS6323954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は監視用機器等を搭載して原子炉格納容
器内等の複雑な路面を自由に走行することができ
る走行体に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 一般に監視員の立入が好ましくない環境たとえ
ば原子力発電設備の原子炉格納容器内に設けられ
た各種機器の監視をなす場合、テレビカメラその
他の監視用機器を搭載した走行体をこの原子炉格
納容器内で走行させ、遠隔的に監視をおこなう装
置が開発されつつある。ところで、上記の原子炉
格納容器内には限られた空間に多くの機器が収容
されているため、この原子炉格納容器内に設けら
れている通路は複雑であり、また各所に階段や段
差等が設けられている。このため、このような遠
隔監視装置を実用化するには監視用機器を搭載し
て階段を自由に昇降し、また段差を自由に乗り越
えることができる走行体が必要となる。このた
め、従来からこのような走行体の開発が試みられ
てきた。そして、このような走行体の例として車
輪を備えたものがある。しかし、車輪は平坦な路
面を走行するには適するが、階段を昇る場合、あ
るいは段差を乗り越ねる場合には適さない。ま
た、このような走行体の他の例として走行する履
帯を備えたいわゆるクローラ形走行機構を備えた
ものもある。このクローラ形走行機構は階段を昇
る場合あるいは段差を乗り越える場合には好適す
るが、階段を下降する場合等において、階段の最
上段においてまずクローラ形走行機構の前部が最
上段の縁から乗り出し、次に重心が最上段の縁よ
り前方に位置するとクローラ形走行機構が急激に
回動して各段の縁に接する。したがつて、急激な
姿勢の変化が生じ、階段から転落する可能性があ
る。 また、放射状に突設された３本以上のアーム部
を有するアーム体を備え、このアーム体を回転さ
せてアーム部の先端を順次接地させて走行するも
のもある。このようなものはアーム部が階段や段
差を跨ぎ越すことができるので、階段の昇降や段
差の乗越能力は大きい。しかし、階段を下降する
場合、アーム部の先端が階段を踏み外して転落す
る可能性がある。このため、階段の下向にはむし
ろ径の大きな車輪の方が好適する。また、このア
ーム体を備えたものは平坦な路面を走行する場合
には上下の振動が大きい不具合がある。 したがつて、上記各種の走行体はいずれも一長
一短があり、すべての要求を満足することはでき
なかつた。 〔発明の目的〕 本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは平坦な路面の走行、
階段の昇降、段差の乗越等すべての要求を充分に
満足することができる走行体を得ることにある。 〔発明の概要〕 本発明は車体と、この車体に水平方向に設けら
れた車軸と、この車軸に取付けられた放射状に突
設された３本以上のアーム部を有するアーム体
と、円弧状をなし上記アーム体のアーム部の先端
部に２本ずつ径方向に回動自在に枢着されるとと
もに隣接する先端部が互に摺動自在および回動自
在に連結され先端部が上記車軸から離れる方向に
展開して全体として円形となりまた先端部が車軸
に向つて移動して前記アーム部に沿うように折り
畳まれる複数のガイドレールと、これらガイドレ
ールに沿つて走行自在に案内された履帯と、上記
ガイドレールの展開、折畳をなすガイドレール駆
動機構と、上記アーム体を上記車軸まわりに回転
駆動するアーム体駆動機構と、上記履帯を走行駆
動する履帯駆動機構とを具備したものである。し
たがつて、ガイドレールを展開してアーム体を回
転させれば車輪として用いることができ、またア
ーム体を固定して履帯を走行させればクローラと
して使用でき、さらにガイドレールを折り畳んで
アーム体を回転させれば回転するアーム体を備え
た走行体として使用できる。したがつて、路面の
状態に対応してこれらの態様を適宜選択し、平坦
な路面の走行、階段の昇降、段差の乗越等のすべ
ての要求を充分に満足することができるものであ
る。 〔発明の実施例〕 以下第１図ないし第２３図を参照して本発明の
第１実施例を説明する。この第１実施例は監視用
機器を搭載して原子炉格納容器内を走行し、この
原子炉格納容器内に設けられた各種の機器を遠隔
的に監視するものである。図中１は車体であつ
て、この車体１にはマニユピレータ２およびこの
マニユピレータ２の先端に取付けられたテレビカ
メラ３等の監視用機器が搭載されている。そし
て、この車体１には４個の走行機器４…が設けら
れており、以下この走行機器４…を説明する。す
なわちこの車体１には４本の車軸５…が突設され
ている。そして、これらの車軸５…にはそれぞれ
アーム体６…が取付けられている。そして、これ
らのアーム体６…は放射状に突設された３本のア
ーム部６_a…を有している。そして、これらアー
ム部６_a…はその断面形状がたとえば一側が開口
したコ字状に形成されている。そして、上記車軸
５…は車体１内に設けられたアーム体駆動機構に
よつて回転駆動され、このアーム体６…は車軸５
…とともに回転するように構成されている。そし
て、これらアーム部６_a…の先端部にはそれぞれ
２本ずつのガイドレール７…の基端部が枢着され
ている。これらガイドレール７…はアーム部６_a
…の長さを半径とする円弧状をなし、また外側面
には第４図および第５図に示す如く蟻溝状の嵌合
溝８が形成されている。なお、この嵌合溝８…は
ガイドレール７…の先端部には形成されていな
い。そして、これらガイドレール７…の基端部に
は第４図に示す如くヒンジ部９…が形成されてお
り、これらヒンジ部９…を貫通した枢着ピン１０
…によつて前記アーム部６_a…の先端部に枢着さ
れている。なお、上記ガイドレール７…の基端部
はアーム部６_a…の先端部中央部ではなく、周方
向の一方側にずれた位置に枢着されている。ま
た、これらガイドレール７…の互に隣接する先端
部は第５図に示す如く連結されている。すなわ
ち、一方のガイドレール７…の先端部には周方向
に沿つて細長状の摺動溝１１…が設けられてい
る。また、他方のガイドレール７…の先端部には
ピン１２…が突設され、このピン１２…は上記摺
動溝１１…内に摺動自在かつ回動自在に嵌合して
いる。したがつて、これらガイドレール７…の先
端部は上記摺動溝１１…に沿つて互に摺動自在か
つ互に回動自在に連結されている。よつて、これ
らガイドレール７…はその基端部のヒンジ部９…
を中心として径方向に回動自在に構成されてお
り、これらガイドレール７…の先端部が車軸５…
から離れる方向に移動して展開した場合にはこれ
らガイドレール７…は第１図に示す如く全体とし
て円形に配列され、また先端部が車軸５…に近づ
くように回動し、アーム部６_a…に沿つて折り畳
まれるように構成されている。 また、これらガイドレール７…の外側面に沿つ
て無端状の履帯１３が設けられている。そして、
この履帯１３は第６図に示す如く構成されてい
る。すなわち、１３_a…は履体であつて硬質のゴ
ム材料等で形成されている。そして、これらの履
体１３_a…の裏面にはそれぞれ一対の連結部材１
４…が取付けられており、これら連結部材１４…
はピン１５…およびリンク１６…で連結され、こ
れら履体１３_a…を帯状に連結している。また、
これら連結部材１４…とリンク１６…との結合部
にはローラ１７…が設けられており、これらロー
ラ１７…は上記のピン１５…を軸として回転自在
に構成されている。また、上記連結部材１４…の
縁部からは互に背向する方向に嵌合部１４_a…が
突設されている。そして、上記ローラ１７…は前
記ガイドレール７…の外側面に転接してこの履帯
１３の走行抵抗を軽減し、また上記嵌合部１４_a
…はガイドレール７…の嵌合溝８内に嵌合し、こ
の履帯１３がガイドレール７…から離れるのを防
止するように構成されている。 そして、この履帯１３は履帯駆動機構によつて
走行駆動されるように構成されており、以下この
履帯駆動機構の構成を説明する。すなわち、前記
の各アーム部６_a…の先端部にはそれぞれスプロ
ケツト２０…が設けられており、これらスプロケ
ツト２０は上記履帯１３のローラ１７…間に噛合
するように構成されている。なお、前記ガイドレ
ール７…の基端部には第４図に示す如くこのスプ
ロケツト２０の位置に対応して切抜部２１が形成
されており、このスプロケツト２０…とガイドレ
ール７…とが干渉しないように構成されている。
また、第２図および第３図に示す如く前記車軸５
のまわりには中空状の履帯駆動軸２２が設けられ
ており、この履帯駆動軸２２は車体１内に設けら
れた駆動機構によつて回転駆動されるように構成
されている。そして、前記アーム部６_a…にはそ
れぞれ放射状に伝達軸２３が設けられている。そ
して、この伝達軸２３の基端部にはかさ歯車２４
が設けられており、このかさ歯車２４は上記履帯
駆動車２２に設けられたかさ歯車２５と噛合して
いる。また、この伝達軸２３の先端部にはかさ歯
車２６が設けられており、このかさ歯車２６は中
間かさ歯車２７を介して上記スプロケツト２０の
側面に設けられたかさ歯車２８に噛合している。
したがつて、駆動機構によつて履帯駆動軸２２が
回転されると伝達軸２３を介してスプロケツト２
０が回転駆動され、履帯１３を走行駆動するよう
に構成されている。 また、前記ガイドレール７…はガイドレール駆
動機構によつて展開あるいは折り畳まれるように
構成されており、以下このガイドレール駆動機構
の構成を説明する。すなわち、３０…はスポーク
体であつて、前記車軸５の回りに回転自在に取付
けられている。そして、このスポーク体３０…は
放射状に突設された３本のスポーク部３０_a…を
有しており、これらスポーク部３０_a…の先端は
前記ガイドレール７…の内側面に摺動自在に嵌合
している。また、このスポーク体３０…は車軸５
のまわりを回転し、そのスポーク部３０_a…は断
面コ字状のアーム部６_a内に収容されるように構
成されている。また、これらスポーク部３０_a…
とアーム体６…との間には駆動シリンダ３１…が
設けられており、これらの駆動シリンダ３１…が
伸縮することによつてスポーク体３０…が回動す
るように構成されている。そして、このスポーク
体３０…のスポーク部３０_a…が第１図に示す如
くガイドレール７…の先端部の連結部に位置する
ように回動するとスポーク部３０_a…によつてガ
イドレール７…が押し拡げられて展開し、円形と
なる。なおこの場合各ガイドレール７…の先端部
はスポーク部３０_a…によつて支持され、これら
ガイドレール７…の先端部に作用する荷重はこれ
らスポーク部３０_a…によつて受けられる。また、
このスポーク部３０_a…がアーム部６_a…内に収容
されるように回動するとガイドレール７…がスポ
ーク部３０_a…に引かれ、これらガイドレール７
…はアーム部に沿うように折り畳まれる。なお、
各スポーク部３０_a…の先端部には第７図に示す
如く潤滑油を含浸したオイルレスメタル３２…が
設けられ、ガイドレール７…との摺動抵抗を軽減
するように構成されている。 また、各アーム部６_a…の基端部には第８図お
よび第９図に示す如きたるみ防止機構が設けられ
ており、ガイドレール７…を折り畳んだ状態にお
いて各ガイドレール７…の先端部の連結箇所にお
いて履帯１３…がこれらガイドレール７…の先端
部から離れて屈曲するのを防止している。このた
るみ防止機構は以下の如く構成されている。４０
は摺動案内杆であつて、各アーム部６_a…の基端
部にこれら各アーム部６_a…の軸方向に沿つて設
けられている。そして、この摺動案内杆４０には
摺動部材４１が摺動自在に嵌合している。また、
この摺動部材４１には回り止め部４２が突設され
ており、この回り止め部４２はアーム部６_a…に
形成された摺動溝４３内に摺動自在に嵌合し、摺
動部材４１の回り止めをなしている。また、この
摺動部材４１にはＬ字形をなす回動アーム４４が
枢着されている。そして、この回動アーム４４の
先端にはローラ４５が回転自在に取付けられてお
り、またこの回動アーム４４はシリンダ４６によ
つて回動駆動されるように構成されている。そし
て、ガイドレール７…を折り畳む際には、まず摺
動部材４１がアーム部６_a…の先端部寄りの位置
に移動しており、また回動アーム４４は第８図に
二点鎖線で示す位置に回動している。そして、ガ
イドレール７…が折り畳まれたら回動アーム４４
が第８図の実線で示す位置に回動し、ローラ４５
はガイドレール７…の中間部の位置において履帯
１３の外側面に転接する。次に摺動部材４１がア
ーム体６_a…の基端部に向つて移動し、ローラ４
５はこれとともに履帯の外側面をガイドレール７
…の先端部に向つて転動し、ガイドレール７…の
先端部の連結箇所においてガイドレール７…から
離れるように屈曲している履帯１３を外側から押
圧し、ガイドレール７…の先端部に沿わせ、この
履帯のたるみを防止するものである。 次にこの第１実施例の作用を第１０図ないし第
２１図を参照して説明する。 まず、この走行機構４…を車輪として使用する
場合には第１０図に示すスポーク体３０を各スポ
ーク部３０_a…がガイドレール７…の先端部の連
結部に位置するように回動させ、ガイドレール７
…を展開して円形とする。そして、車軸５を回転
駆動し、アーム体６とガイドレール７…を回転さ
せ、車輪として走行する。なお、この第１０図な
いし第１２図は作動の理解を容易にするため、説
明に必要な部材だけを模式的に示したものであ
る。 次に、この走行機構４…をクローラとして使用
する場合には第１０図に示す如くガイドレール７
…を円形に展開しておき、車軸５を固定するとと
もにスプロケツト２０…を回転し、履帯１３をガ
イドレール７…に沿つて走行させ、クローラとし
て走行する。 次にこの走行機構４…をアーム体として使用す
る場合には第１１図に示す如くスポーク部３０_a
…がアーム体６…内に収容されるようにスポーク
体３０を回動させると各ガイドレール７…はスポ
ーク部３０_a…に引かれ、アーム部６_a…に沿うよ
うに折り畳まれ、第１２図に示す如く全体が３本
のアーム部を有するアーム体の形状となる。な
お、この場合各ガイドレール７…の先端の連結部
において履帯１３がガイドレール７…の先端部か
ら離れて外側にたるむので、たるみ防止機構のロ
ーラ４５…によつて履帯１３を押圧し、そのたる
みを防止する。そして、車軸５を回転し、アーム
部の先端を次々に接地させて走行する。なお、こ
の状態で車軸を固定し、スプロケツト２０…を回
転して履帯１３を走行させればクローラとしても
使用できる。 そして、平坦な路面を走行する場合には第１３
図に示す如く、走行機構４…をすべて車輪として
使用し、円滑に走行する。 また、第１４図に示す如く低い段差Ａを乗り越
えるような場合には、各走行機構４…を円形とす
るとともに履帯１３…を走行させてクローラとし
て使用し、この段差Ａを乗り越える。 また、傾斜した路面や段差、階段のある箇所を
走行する場合には第１５図に示す如くガイドレー
ル７…を折り畳んで走行機構４…をアーム体の形
状とする。そして、この状態で履帯１３…を走行
させ、クローラとして走行する。この場合、車軸
５…を固定せずに自由に回転し得るようにしてお
けば、各走行機構４…は路面の傾斜や凹凸等に対
応して回動し、常に２箇所の接地点を確保できる
ので安定して走行することができる。そして、前
方の走行機構４…が第１６図に示す如く段差Ａに
当接したら履帯１３…の走行を停止し、車軸５…
を回転させて回転するアーム体として使用し、こ
の段差Ａを乗り越える。また、第１７図ａ，ｂに
示す如く階段Ｂを昇る場合には、第１７図ａに示
す如く前方の走行機構４…が階段Ｂの最下段に当
接したら前方の走行機構４の履帯１３…の走行を
停止し、車軸５を回転させて前方の走行機構４…
を階段Ｂの上に乗り上げる。そして、次に後方の
走行機構４…が階段Ｂの最下段に当接したらこの
後方の走行機構４…の履帯１３…の走行を停止
し、車軸５を回転させてこの後方の走行機構４…
を階段Ｂ上に乗り上げさせ、第１７図ｂに示す如
く階段Ｂを昇る。この場合、走行機構４…は第１
８図ａ〜ｅおよび第１９図ａ，ｂに示す如く作動
する。すなわち、第１８図ａに示す如く走行機構
４が階段Ｂに当接したら第１８図ｂに示す如く車
軸５を回転させ、第１８図ｃに示す如くアーム部
の先端を階段Ｂの第１段の上に乗り上げる。次に
履帯１３を走行させ、第１８図ｄに示す如くアー
ム部の先端をこの第１段の奥まで移動させる。以
下同様の作動を繰返して第１８図ｅに示す如く階
段Ｂの上まで昇る。また、第１９図ａに示す如
く、階段Ｂの段の幅が小さく、アーム部の先端が
次の段の側面に当接したような場合には履帯を制
動しつつ逆方向に走行させ、アーム部の先端を次
の段の側面に沿つて下降させ、第１９図ｂに示す
如く第１段の奥に当接させ、次に車軸５を回転さ
せて第１段の上に乗り上げ、以下同様の作動を繰
返して階段を昇る。 また、階段を下降する場合には第２０図ａ〜ｃ
の如くおこなう。まず、第２０図ａに示す如く、
階段Ｂの上までは走行機構４…を車輪として使用
して走行する。次に第２０図ｂに示す如く前方の
走行機構４…が階段Ｂにさしかかると車体１が傾
斜し、この車体１内に設けられた姿勢検出機構が
この車体１の傾斜を検出し、車軸５…の回転を停
止するとともに履帯１３…を制動しながら走行さ
せ、この走行機構４…をクローラとして使用して
第２０図ｃに示す如く階段Ｂを下降する。そし
て、階段Ｂを完全に下降して水平な路面上に達
し、車体１が水平になると走行機構４…を車輪と
して使用して走行する。 また、第２１図にはこの走行機構４…をアーム
体として走行する場合における各部の寸法と乗り
越え得る段差の高さとの関係を示す。今、アーム
部６_a…の半径をＲ、スプロケツト２０…の半径
をｒ、段差の高さをＨ、上方に位置するアーム部
６_aの先端に設けられたスプロケツト２０の下側
から車軸５までの高さをＸとすると、乗り越え得
る段差の高さＨは Ｈ＝Ｒ＋ｒ＋Ｘ …(1) となる。ここで、 Ｘ＝Ｒ sin30゜−ｒ …(2) であるから Ｈ＝３／２Ｒ …(3) となる。 また、次に第２１図を参照して階段を昇降する
際に転落しないための条件を説明する。すなわ
ち、この走行体の重心Ｇから各走行機構４…の車
軸５…までの水平方向の距離をX_x、垂直方向の
距離をL_y、車体１の傾斜をθ、アーム体６の半
径をＲとすれば L_x cosθ−L_y sinθ＞Ｒ …(4) を満足すればよい。 なお、この一実施例は上述した場合以外にも路
面の状態に対応して各種の態様を選択することが
でき、たとえば第２３図に示す如く前方の走行機
構４…をアーム体として使用し、後方の走行機構
４…を車輪として使用してもよい。 また、本発明は上記の第１実施例には限定され
ず、第２４図ａ，ｂに示す第２実施例の如く第１
実施例と同様の２個の走行機構４と１個の車輪５
０を設けたものであつてもよい。なお、第２４図
ａはガイドレール７…を展開した状態、第２４図
ｂはガイドレール７…を折り畳んだ状態を示す。 〔発明の効果〕 上述の如く本発明は車体と、この車体に水平方
向に設けられた車軸と、この車軸に取付けられ放
射状に突設された３本以上のアーム部を有するア
ーム体と、円弧状をなし上記アーム体のアーム部
の先端部に２本ずつ径方向に回動自在に枢着され
るとともに隣接する先端部が互に摺動自在および
回動自在に連結され先端部が上記車軸から離れる
方向に展開して全体として円形となりまた先端部
が車軸に向つて移動して前記アーム部に沿うよう
に折り畳まれる複数のガイドレールと、これらガ
イドレールに沿つて走行自在に案内された履帯
と、上記ガイドレールの展開、折畳をなすガイド
レール駆動機構と、上記アーム体を上記車軸まわ
りに回転駆動するアーム体駆動機構と、上記履帯
を走行駆動する履帯駆動機構とを具備したもので
ある。したがつて、ガイドレールを展開してアー
ム体を回転させれば車輪として用いることがで
き、またアーム体を固定して履帯を走行させれば
クローラとして使用でき、さらにガイドレールを
折り畳んでアーム体を回転させれば回転するアー
ム体を備えた走行体として使用できる。したがつ
て、路面の状態に対応してこれらの態様を適宜選
択し、平坦な路面の走行、階段の昇降、段差の乗
越等のすべての要求を充分に満足することができ
る等その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２３図は本発明の第１実施例を
示し、第１図は側面図、第２図は第１図の―
線に沿う断面図、第３図は第１図の―線に沿
う断面図、第４図および第５図はガイドレールの
連結部の斜視図、第６図は履帯の一部の斜視図、
第７図はスポーク体の側面図、第８図はたるみ防
止機構の正面図、第９図はたるみ防止機構の側面
図、第１０図ないし第１２図は走行機構の作動を
説明する模式的な図、第１３図ないし第１７図
ａ，ｂは作動を説明する側面図、第１８図ａ〜ｅ
および第１９図ａ，ｂは階段を昇る場合の走行機
構の作動を説明する模式的な図、第２０図ａ〜ｃ
は階段を下降する場合の作動を説明する側面図、
第２１図は乗越可能な段差の高さを説明する模式
的な図、第２２図は階段を昇降する際に転落しな
い条件を説明する模式的な図、第２３図はその他
の使用態様を説明する側面図、第２４図ａ，ｂは
それぞれ異なる作動状態を示す第２実施例の側面
図である。 １…車体、４…走行機構、５…車軸、６…アー
ム体、６_a…アーム部、７…ガイドレール、１３
…履帯、２０…スプロケツト、３０…スポーク
体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車体と、この車体に水平方向に設けられた車
   軸と、この車軸に取付けられ放射状に突設された
   ３本以上のアーム部を有するアーム体と、円弧状
   をなし上記アーム体のアーム部の先端部に２本ず
   つ径方向に回動自在に枢着されるとともに隣接す
   る先端部が互に摺動自在および回動自在に連結さ
   れ先端部が上記車軸から離れる方向に展開して全
   体として円形となりまた先端部が車軸に向つて移
   動して前記アーム部に沿うように折り畳まれる複
   数のガイドレールと、これらガイドレールに沿つ
   て走行自在に案内された履帯と、上記ガイドレー
   ルの展開、折畳をなすガイドレール駆動機構と、
   上記アーム体を上記車軸まわりに回転駆動するア
   ーム体駆動機構と、上記履帯を走行駆動する履帯
   駆動機構とを具備したことを特徴とする走行体。