ケーブルシステム
【課題】ケーブルのたるみを防止し、ケーブルの巻き取り、繰り出しを円滑に行うリール装置付きケーブルシステムを提供。
【解決手段】探査装置と基地装置とをケーブルで接続し、ケーブルのリール装置４とを装備し、リール装置４は、リール１１と、リール１１に連結されたモータ１５と、リール１１の回転方向と回転速度を検出する回転検出手段１６と、モータ１５のコイル電流を検出する電流検出手段１７ａと、モータ制御手段１８と、加速度センサ１９を備え、モータ制御手段１８は、リール１１が繰り出し時には第１制御モードを実行し、モータフリーにし、リール１１が停止または巻取り時には第２制御モードを実行し、電流検出手段１７ａにより検出される電流が設定電流になるようにモータ１５を制御し、これら制御モードを加速度センサ１９からの加速度情報に基づいて補正する。
【解決手段】探査装置と基地装置とをケーブルで接続し、ケーブルのリール装置４とを装備し、リール装置４は、リール１１と、リール１１に連結されたモータ１５と、リール１１の回転方向と回転速度を検出する回転検出手段１６と、モータ１５のコイル電流を検出する電流検出手段１７ａと、モータ制御手段１８と、加速度センサ１９を備え、モータ制御手段１８は、リール１１が繰り出し時には第１制御モードを実行し、モータフリーにし、リール１１が停止または巻取り時には第２制御モードを実行し、電流検出手段１７ａにより検出される電流が設定電流になるようにモータ１５を制御し、これら制御モードを加速度センサ１９からの加速度情報に基づいて補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リール装置を装備したケーブルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運搬装置にカメラ等の探査装置（移動可能な装置）を載せて管内等を探査するシステムは公知である。このシステムでは管外にコントローラやモニター等を含む基地装置を設置し、この基地装置と探査装置とを長尺のケーブルで接続している。このケーブルを介して、基地装置から運搬装置へ操縦信号および電力が伝送され、探査装置から基地装置へ映像信号等の探査信号が伝送される。
【０００３】
上記ケーブルは長いので、探査装置または基地装置の近傍にリール装置が配置されている。このリール装置は、ケーブルを巻くリールと、このリールに連結されたモータとを備えている。このモータは、ケーブルがたるみ過ぎたり張りすぎないように制御される。
【０００４】
特許文献１に記載された探査システムでは、運搬装置に探査装置とリール装置が設置されている。このリール装置は、モータを適切に制御するため、たるみ検出手段を備えている。このたるみ検出手段は、先端に滑車を有するアームと、このアームを下方に付勢するバネと、アームの角度を検出する角度センサとを有している。ケーブルは上記滑車により案内されてリールに巻かれるようになっている。
【０００５】
上記たるみ検出手段において、ケーブルがたるんでいる時にはアームが大きく下を向いており、ケーブルが張っている時にはバネに抗してアームが水平姿勢に近づく方向に回動される。
【０００６】
上記アームの傾斜角度が適正範囲にある時には、モータを停止し、適正範囲より下向きにある時には、モータを巻き取り方向に回転してたるみを無くし、適正範囲より上向きにある時には、モータを繰り出し方向に回転させて張力を弱める。このようにして、ケーブルに常時適度な張力が付与されている状態を維持する。
【０００７】
特許文献２に記載された探査システムでは、運搬装置に探査装置が設置され、リール装置は基地装置近傍に設置されている。このリール装置でも、たるみ検出手段が用いられる。このたるみ検出手段は、先端にステーが取り付けられたアームと、このアームを下方に付勢するバネと、アームの角度を検出する角度センサとを有し、特許文献１と似た構成をなしている。
【０００８】
上記リール装置において、ケーブルは、アーム先端のステーによって上から抑えられている。アームの角度範囲において、下半分の領域ではバネの付勢力がアームに付与されず、上半分の領域でのみバネの付勢力が働くようになっている。
【０００９】
特許文献２のリール装置では、運搬装置が前進する際（すなわちリールからケーブルが繰り出される際）には、上記アームの角度が上記下半分の領域にあるようにモータを繰り出し方向に制御することにより、ケーブルの張力が運搬装置の走行の負荷とならないようにする。
【００１０】
また、運搬装置が後退する際には、上記アームの角度が上記上半分の領域にあるようにモータを巻き取り方向に制御することにより、ケーブルに適度な張力を持たせ、運搬装置の後退を助ける。
【特許文献１】特開平１１−１１６１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１、２に開示されたリール装置では、たるみ検出手段を必要とするため、探査装置の後退の際にケーブルにたるみ検出手段のバネの力が作用し、リール装置のモータの負荷が増大する不都合があった。さらに、特許文献１では、探査装置の前進の際にもケーブルにたるみ検出手段のバネの力が作用するため、探査装置の前進の抵抗になる不都合があった。
【００１２】
しかも、特許文献１、２では、上記たるみ検出手段だけでリール装置のモータを制御するため、探査装置の移動状況に応じた応答性の良い制御を行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その一態様は、ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記移動可能な装置と一緒に移動し上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、さらに、上記移動可能な装置または上記リール装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記基地装置の近傍に設けられて上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、 上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、 上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、さらに、上記移動可能な装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とする。
【００１５】
上述した本発明の２つの態様によれば、モータ制御手段は、回転検出手段からの回転方向情報と電流検出手段からの検出電流情報に基づいて上記モータを制御するため、特許文献１，２に示すようなたるみ検出手段を必要とせず、リール装置のモータが巻き取り方向に回転する際の負荷を軽減することができるとともに移動可能な装置の移動の抵抗を少なくすることができる。
しかも、ケーブル巻き取りの際に第１設定電流でモータを制御するので、適度な張力でケーブルを巻き取って、たるみの発生を解消できる。また、ケーブル繰り出しの際に、リール装置のモータがフリー状態となり、このモータがケーブルの繰り出しの抵抗とならず、ケーブルの繰り出しを円滑に行うことができる。
さらに、移動可能な装置の加速度情報に基づき当該装置の移動状況に応じて応答性良くリール装置のモータを制御することができる。
【００１６】
上述した本発明の一態様において、好ましくは上記移動可能な装置が運搬装置を含み、上記リール装置がこの運搬装置に搭載されている。
これによれば、ケーブルが障害物に接してもリールの巻き取り、繰り出しを円滑に行え、移動可能な装置の移動に支障が生じない。
【００１７】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、上記加速度センサが上記第２方向の設定加速度以上の加速度を検出した時には、電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御する。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第１方向に移動している状況で急停止した場合等に、加速度センサでこれを感知して、モータを巻き取り方向に制御するので、ケーブルのたるみを応答性良く解消できる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第２設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第１方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００１８】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報から上記移動可能な装置の移動速度を演算し、上記第２制御モードにおいて、この移動速度が上記第１方向の場合または上記第２方向であっても設定移動速度より遅い場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御する
上記構成によれば、移動可能な装置が第２方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、その移動速度が低下した時には、モータコイル電流を上記第１設定電流より小さい第３設定電流にしてその巻き取りトルクを減じ、ケーブルを引っ張り過ぎないようにできる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第１方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００１９】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記第２制御モードにおいて、上記加速度センサからの検出加速度が上記第１方向であってしかも設定加速度以上の場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるようにモータを巻き取り方向に制御する。
上記構成によれば、移動可能な装置が第２方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、急停止した時には、巻き取りトルクを減じることにより、ケーブルの引っ張り過ぎを回避することができる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第１方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００２０】
好ましくは、上記回転検出手段は上記リールの回転速度も検出し、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、検出された回転速度が設定回転速度未満の場合には、上記第２制御モードを実行する。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第１方向に移動している状況で急停止した場合等のように、ケーブルへの繰り出し方向の力が急に解除された場合には、モータフリー状態にあるリールから慣性によりケーブルが繰り出され、リールが繰り出し方向に回転し続けるが、この繰り出し方向の回転速度が設定回転速度より低下した時に、モータは巻き取り方向のトルクを発生させるので、未然にケーブルのたるみを解消できるか即座にたるみを解消することができる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第１設定電流以下であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第１設定電流より小さい第３設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第１方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り力の増大を抑えることができる。
ちなみに、特許文献１，２では、ケーブルのたるみが生じてから角度センサで検出し、モータを巻き取り方向に回転させるまでの間、たるみを解消できない。
【００２１】
好ましくは、上記リール装置はさらに、上記リールに巻かれたケーブルの残量を検出するケーブル残量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が多いほど上記設定電流を大きく、ケーブル残量が少ないほど設定電流を小さくする。
リールの巻取りトルクは、質量を有するリールを回すトルク分と、ケーブルの張力に抗してケーブルを引っ張るトルク分とに分配される。そのため、巻き取りトルクが一定であると、リール質量が大きい場合にはケーブル張力が低減し、リール質量が小さい場合にはケーブル張力が増大する。しかし、この構成によれば、ケーブル残量が多くリールが重い場合には設定電流を大きくして巻き取りトルクを増大させることにより、ケーブル張力の減少を回避できる。また、ケーブル残量が少なくリールが軽い場合には設定電流を小さくして巻き取りトルクを減少させることにより、ケーブル張力の増大を回避できる。
【００２２】
好ましくは、上記ケーブル残量検出手段は、上記リール装置の本体に上下方向の回動を可能にして支持された接触アームと、このアームを上記リールに向かって付勢してリールに巻かれたケーブルに接触させる付勢手段と、上記アームの回動角を検出する角度検出手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記角度検出手段からのアームの回動角をケーブル残量の情報として用いる。
この構成によれば、距離センサ等の非接触型のケーブル残量検出手段に比べて、安価に提供できる。
【００２３】
さらに、警告手段を備え、この警告手段は上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が閾値未満になった時に、警告信号を発する。
これにより、ケーブルがリールから全て引き出されて根元から断線するのを防止できる。具体的には、この警告により移動可能な装置の第１方向への移動を抑制ないしは禁止することができる。
【００２４】
好ましくは、上記リールの近傍には上記ケーブルを通す整列機構が配置され、この整列機構はリールの回転に伴って上記ケーブルをリールの軸方向に往復動させる。
好ましくは、さらに、整列機構の近傍にリング形状のガイドを配置し、上記ケーブルがこのガイドを通り整列機構を経てリールに巻かれる。これによれば、ガイドにより整列機構から延びるケーブルの上下左右の角度を適正範囲に制限することができ、整列機構でのケーブルの整列作業を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のケーブルシステムによれば、リール装置のモータの負荷や移動可能な装置の移動抵抗を軽減でき、しかも移動可能な装置の移動状況に応じて応答性良くリールを制御でき、ケーブルの巻き取り、繰り出しを円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１に示すように、探査システム（ケーブルシステム）は、モニター１ａを含むコントローラ１（基地装置）と、探査装置２と、これらコントローラ１と探査装置２を接続する長いケーブル３と、ケーブル３を巻き取ったり繰り出したりするリール装置４とを備えている。
【００２７】
本実施形態では、上記探査装置２はビデオカメラにより構成されているが、これに制約されるものではなく、このビデオカメラに加えて、あるいはビデオカメラの代わりに赤外線センサ、化学物質検出センサ、温度センサ等のセンサを含む構成であってもよい。
【００２８】
本実施形態の探査システムは、さらにクローラ装置５（運搬装置）を備えており、上記リール装置４は探査装置２の近傍に配置され探査装置２とともにこのクローラ装置５に搭載されている。このクローラ装置５はモータおよびバッテリ（図示しない）を備えている。
本実施形態では、上記探査装置２、クローラ装置５およびこれら装置と一緒に移動する付属部材により、本発明の移動可能な装置を構成する。
【００２９】
上記コントローラ１は、クローラ装置５のモータを制御するための制御手段を含んでいる。すなわち、コントローラ１を操作しケーブル３を介してクローラ装置５のモータを遠隔制御し、クローラ装置５を前進、後退させる。
【００３０】
上記リール装置４は、図１〜図３に示すように、ハウジング１０（本体）と、リール１１と、整列機構１２と、ガイド１３とを備えている。
【００３１】
上記ハウジング１０内の一対の側壁にはリール１１が回転可能に支持されている。リール１１の軸芯は、クローラ装置５の前進、後退方向と直交する方向に延びている。
上記ハウジング１０には、このリール１１の軸芯と平行に延びる開口１０ａが形成されている。
【００３２】
上記整列機構１２は、ハウジング１０内に収容され、上記リール１１とハウジング１０の開口１０ａに配置されている。
上記整列機構１２は周知のものであるので、簡単に説明する。整列機構１２はケーブル３を挿通させるガイド部材を有しており、リール１１の１回転毎にケーブル３をケーブル径だけリール１１の軸方向に移動させ、その移動行程の終端位置に達したらケーブルの移動方向を逆転させるようになっている。
【００３３】
上記ガイド１３は、リール１１の軸芯方向に細長いリング形状、例えば楕円形をなしている。ガイド１３は、開口１０ａに距離をおいて対峙し、ステー１４によりハウジング１０に支持されている。
【００３４】
上記リール装置４はさらに、図３に示すようにモータ１５と、ロータリーエンコーダ１６（回転検出手段）と、モータドライバ１７と、マイコンを含む制御デバイス１８（モータ制御手段）と、加速度センサ１９とを備えている。
【００３５】
上記モータ１５は例えばブラシ付きＤＣモータであり、ハウジング１０の側壁に固定され、内蔵のギアトレインを介して上記リール１１に同軸をなして連結されている。
【００３６】
上記ロータリーエンコーダ１６は、モータ１５（ひいてはリール１１）の回転方向すなわち巻き取り方向か繰り出し方向かを検出するとともに、その回転速度を検出するものである。
【００３７】
モータ１５の近傍に配置された上記モータドライバ１７は、モータ１５への駆動電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ１５のコイルを流れる電流を検出する電流検出回路（電流検出手段）１７ａを含んでいる。
【００３８】
同じくモータ１５の近傍に配置された上記制御デバイス１８は、ロータリーエンコーダ１６からの回転方向、回転速度の検出情報と、加速度センサ１９からの加速度の検出情報と、電流検出回路１７ａからのモータ１５のコイル電流の検出情報に基づき、モータドライバ１７に制御信号を送り、モータ１５をデューティ制御する。
【００３９】
上記加速度センサ１９は、上記リール装置１０の他に、探査装置２、クローラ装置５のいずれかに設置してもよい。加速度センサ１９は、クローラ装置５の前進、後退方向の加速度（探査装置２の加速度でもある）を検出するようになっている。なお通常の使用形態では、クローラ装置５の前進（第１方向の移動）の際に、ケーブル３がリール１１から引き出され、後退（第２方向の移動）の際に、ケーブル３がリール１１に巻き取られるようになっている。
【００４０】
上記ケーブル３は光ファイバーを内蔵している。このケーブル３の基端はコントローラ１に内蔵されたコンバータを介してコントローラ１に接続されている。ケーブル３は上記リール装置４のガイド１３を通り整列機構１２を通ってリール１１に巻かれており、その先端はリール１１に設けられたロータリージョイント（図示しない）に接続され、さらにコンバータ、ハブを介して複数系統の電気信号線に接続されている。
【００４１】
上記複数系統の電気信号線は、クローラ装置５のモータのモータドライバへの制御信号の伝送、探査装置２のビデオカメラからコントローラ１への映像信号（探査信号）の伝送のために提供される。
【００４２】
操作者は、探査装置２のビデオカメラからの映像をモニター１ａで観察しながら、コントローラ１を操作して、クローラ装置５の前進、後退の遠隔制御を行う。
【００４３】
上記制御デバイス１８は、図４に示すフローチャートにしたがってリール装置４のモータ１５を制御する。まずステップＳ１で、ロータリーエンコーダ１６からのモータ１５の回転方向、回転速度Ｒの検出情報を読み込む。
【００４４】
次にステップＳ２で、モータ１５の回転方向が繰り出し方向か否かを判断する。肯定判断の場合（すなわちリール１１が繰り出し方向に回転していると判断した場合）には、原則として第１制御モードＭ１を実行し、否定判断の場合（すなわちリール１１が巻き取り方向に回転しているか停止していると判断した場合）には、第２制御モードＭ２を実行する。
【００４５】
上記第１制御モードＭ１では、基本的にモータ１５をフリー状態にする（ステップＳ１０）。すなわち、モータ１５のコイルに接続される駆動回路の一部を開いてコイルに電流が流れないようにする。これにより、ケーブル３の繰り出しを円滑に行える。
上記第２制御モードＭ２では、基本的に、巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が第１設定電流Ｉｕになるように、モータ１５への供給電流をデューティ制御する（ステップ２０）。これにより適度な張力を持ってケーブル３を巻き取ることができる。
【００４６】
上記第１制御モードＭ１および第２制御モードＭ２には、下記の情報に基づき補正が加えられる。
（１）ロータリーエンコーダ１６からのモータ１５の回転速度Ｒの情報。
（２）加速度センサ１９からのクローラ装置５（探査装置２）の移動加速度Ａの情報。
（３）上記加速度センサ１９の加速度に基づく移動速度Ｖの情報。この移動速度Ｖは、制御デバイス１８において別ルーチンで加速度センサ１９からの加速度情報に基づき積分演算により求められる。
【００４７】
上記ステップＳ２でリール１１が繰り出し方向であると判断した時には、ステップＳ３で、リール１１の回転速度Ｒが設定回転速度Ｒ０以上か否かを判断する。この設定回転速度Ｒ０は、クローラ装置５の通常の前進状態でのリール１１の回転速度に比較して遥かに低い回転速度（微速）であり、クローラ５が通常の前進状態にある時には、このステップＳ３では肯定判断される。
【００４８】
上記ステップＳ３で肯定判断した場合（すなわちリール１１が繰り出し方向に所定回転速度Ｒ０以上で回転していると判断した場合）には、以下の第１の制御モードＭ１を実行する。
まず、ステップＳ１１に進んで加速度センサ１９からの加速度Ａを読み込み、次のステップＳ１２でこの加速度Ａが後退方向の加速度でありかつ設定加速度Ａ０以上であるか否かを判断する。
【００４９】
上記ステップＳ１１で否定判断した時、すなわち前進方向の加速度か、加速度ゼロか、後退方向の加速度であっても設定加速度Ａ０未満の場合には、前述した基本制御を実行する。すなわちモータ１５をフリー状態にする（ステップＳ１０）。
【００５０】
上記ステップＳ１２で肯定判断した場合には、ステップＳ１０の基本制御（モータフリー）を実行せずに、ステップＳ１３に進み、ここで、検出電流が第２設定電流Ｉｄ’になるように、モータ１５を巻き取り方向に制御する。なお、Ｉｄ’＜Ｉｕである。
【００５１】
次に第２制御モードＭ２について説明する。まず、ステップＳ２１に進み、ここでクローラ装置５（換言すれば探査装置２）の移動速度Ｖを読み込む。
【００５２】
次に、ステップＳ２２に進み、クローラ装置５の移動速度Ｖが後退方向に設定移動速度Ｖ０以上であるか否かを判断する。この設定移動速度Ｖ０は、通常の後退速度より遥かに低い速度（微速）である。したがって、クローラ装置５が通常の後退をしている状況では、ステップＳ２２で肯定判断し、ステップＳ２０に進んで基本制御を実行する。すなわち、巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が設定電流Ｉｕになるように、モータ１５への供給電流をデューティ制御する。
【００５３】
上記ステップＳ２２で否定判断した場合、すなわちクローラ装置５が前進しているか後退方向に設定移動速度Ｖ０未満（速度ゼロも含む）であると判断した場合には、ステップＳ２３に進み、ここで巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が第３設定電流Ｉｄになるように制御する。この第３設定電流Ｉｄは上述した第１設定電流Ｉｕより小さい。したがって、基本制御での巻き取りトルクより小さくなる。
なお、この第３設定電流Ｉｄは第２設定電流Ｉｄ’と等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００５４】
次に、上記モータ１５の制御をクローラ装置５の走行状況（探査装置２の移動状況）と関連させて説明する。
【００５５】
クローラ装置５が後退した時には、第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に巻き取り方向のトルクを付与する。この際、常にモータ１５に第１設定電流Ｉｕを供給し、この第１設定電流Ｉｕに見合った巻き取り方向のトルクをリール１１に付与するため、ケーブル３の巻き取りを継続して行うことができる。ステップＳ２０参照。
【００５６】
クローラ装置５が停止状態から後退方向に発進したり、後退速度が増大して、ケーブル３の張力が低下した時には、モータ１５の負荷が軽くなってコイル電流が急低下するが、この場合にはコイル電流を第１設定電流Ｉｕにするためにデューティ比が増大する。このようにして、第１設定電流Ｉｕに見合った巻き取り方向のトルクを維持するため、ケーブル３のたるみを解消することができる。
【００５７】
クローラ装置５が停止している時にも第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に巻き取り方向のトルクを付与する。この際、モータ１５に比較的小さい第３設定電流Ｉｄを供給し、この第３設定電流に見合った比較的小さいトルクをリール１１に付与するため、ケーブル３にたるみが無く、この停止状態からクローラ装置５を前進させても後退させても走行に支障は生じない。ステップＳ２３参照。
【００５８】
クローラ装置５が前進している時には、ケーブル３がリール１１から強制的に繰り出され、リール３が繰り出し方向に回転する。この際、基本的には第１制御モードＭ１を実行し、モータ１５をフリー状態にする。このケーブル３の繰り出しによりモータ１５で発電がなされないので、モータ１５が負荷となることはない。ステップＳ１０参照。このケーブル３の繰り出しは、モータ１５とリール１１との間のギアトレイン等で若干の抵抗を受けるだけであるので、円滑に行うことができる。
【００５９】
次にクローラ装置５の特殊な走行状況でのリール制御について説明する。
クローラ装置５が前進し、ステップＳ２、Ｓ３で肯定判断し、第１制御モードＭ１の基本制御を実行している状況（ステップ１０でモータフリーリーにしてケーブル３を繰り出している状況）で、クローラ装置５が急停止したり階段を昇り終わって急に傾き状態から水平状態になった直後には、繰り出し状態にあったケーブル３が瞬間的にたるむ。この場合には、ステップＳ１２で肯定判断してステップＳ１３を実行し、モータ１５に第２設定電流Ｉd’を供給しリール１１に巻き取り方向の小さなトルクを付与する。その結果、ケーブル３のたるみ状態を即座に解消することができる。
【００６０】
クローラ装置５が後退し、ステップＳ２で否定判断して第２制御モードの基本制御を実行している状況（ステップ２０で供給電流が第１設定電流Ｉｕになるようにモータ１５を制御し、適正なトルクでケーブル３を巻き取っている状況）で、後退速度が低くなった時には、供給電流を第３設定電流Ｉｄまで下げ、巻き取りトルクを低下させる。これにより、後退から急停止した時にケーブル３を引っ張り過ぎるのを回避できる。また、クローラ装置が後退から前進に切り替わった時でも、ケーブル３の引っ張り荷重の一時的増大を回避ないしは抑制できる。
【００６１】
クローラ装置５が前進しモータ１５がフリー状態にありリール１１が繰り出し方向に設定速度Ｖ０以上で回転している状況で、クローラ装置５が急減速または急停止すると、慣性によりケーブル３は繰り出され、リール３も繰り出し方向に回転し続けようとする。この場合、モータ１５の繰り出し方向の回転速度Ｒが設定回転速度Ｒ０を下回った時に、ステップＳ３で否定判断して第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に比較的小さな巻取りトルクを付与する。ステップ２３参照。これにより、ケーブル３のたるみ状態を即座に解消することができる。また、クローラ装置５が急停止後に後退する場合にも、ケーブル３が障害となることなく円滑に後退することができる。
【００６２】
上述したように、クローラ装置５の前進時にはケーブル３が引き出されるためケーブルのたるみは無く、またクローラ装置５の後退時にはほぼ一定の張力が働くとともにたるみは即座に解消され、しかも前進状態での急停止時にもたるみをも即座に解消するようになっているので、整列機構３は円滑にケーブル３をリール１１に整列させることができる。
【００６３】
本実施形態では、整列機構１２の近傍にリング形状のガイド１３が配置されており、このガイド１３がケーブル３の移動範囲（上下方向、左右方向の角度範囲）を制約するため、整列機構１２にケーブル３が噛み込むことが無く、整列機構１２によるケーブル３の整列作業を円滑に行うことができる。
【００６４】
本発明の制御態様は上記実施形態に制約されず、種々採用可能である。例えば、上記ステップＳ２３では、移動速度Ｖが低くなるにしたがって、上記電流検出回路１７ａでの検出電流が設定電流Ｉｕから徐々に（リニアにあるいは段階的に）小さくなるように第３設定電流Ｉｄを設定してもよい。
【００６５】
上記実施形態の第２制御モードＭ２において、ステップＳ２１、Ｓ２２の代わりに図５のステップＳ２１’、Ｓ２２’を実行してもよい。ステップＳ２１’では加速度Ａを読み込み、ステップＳ２２’では前進方向の加速度であって設定加速度Ａ０’以上か否かを判断する。ここで肯定判断した場合にはステップＳ２３を実行し、否定判断した場合にはステップＳ２０を実行する。これにより、後退時に急停止した場合でも、ケーブル３の引っ張り過ぎが一時的に生じるのを回避できる。
【００６６】
上記ステップＳ３は省いてもよい。また、ステップＳ３で否定判断した時ステップＳ２１、Ｓ２２を実行せずに、ステップＳ２３またはステップＳ１３を実行するようにしてもよい。
同様にステップＳ１２で肯定判断した時、モータ１５を第１設定電流Ｉｕで巻き取り方向に制御してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、第１制御モードＭ１と第２制御モードＭ２の両方ともクローラ装置５の走行状況等に応じて基本制御を補正したが、いずれか一方の制御モードのみを補正するようにしてもよい。
【００６８】
クローラ装置５を旋回させて、前進により基地装置１に向かったり（ケーブル３をたるませる方向に移動）、後退により基地装置１から離れたり（ケーブル３を引っ張る方向に移動）する状況も発生する。この場合、後退時にケーブル３が繰り出され、前進時にケーブル３が巻き取られることになるが、このような状況では、後退方向が第１方向となり、前進方向が第２方向となる。この場合、操作者がコントローラ１から切り替え信号を送信して、ステップＳ１２、Ｓ２２を「後退方向」から「前進方向」に置き換えればよい。
【００６９】
次に、本発明の他の実施形態について図を参照しながら説明する。これら実施形態において、第１実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７０】
図６〜図９に示す第２実施形態では、リール装置４がケーブル残量検出手段５０を備えている。図６、図７に示すように、このケーブル残量検出手段５０は接触アーム５１を備えており、この接触アーム５１は、リール１１の軸芯と平行をなす回転シャフト５２を介してハウジング１０（本体）の両側壁に回転可能に支持されている。
【００７１】
上記接触アーム５１は、基端が回転シャフト５２に固定された左右一対のアーム部５１ａと、このアーム部５１ａの先端に掛け渡され、回転シャフト５２およびリール１１の軸芯と平行をなす接触ロッド５１ｂ（接触部）とを有している。
【００７２】
ケーブル残量検出手段５０は、さらに、つるまきバネ５３（付勢手段）と、ポテンショメータ等からなる角度センサ５４とを備えている。
つるまきバネ５３は、上記回転シャフト５２の一端部に巻かれ、その一端が回転シャフト５２に係止され、他端が本体１０に係止されている。このつるまきバネ５３の弾性力により、接触アーム５１は下方に、すなわちリール１１に向かって付勢されており、これにより接触アーム５１の接触ロッド５１ｂは常時リール１１に巻かれた最外周のケーブル３に接するようになっている。
したがって、上記接触アーム５１は、リール１１に巻かれたケーブル３の残量が多いほど水平に近い角度になる。なお、図７ではケーブル３の図示を省略している。
【００７３】
上記角度センサ５４は、上記回転シャフト５２の他端部近傍に配置され、ブラケットを介してハウジング１０の側壁に取り付けられている。この角度センサ５４は、ギア５５，５６を介して回転シャフト５２の他端部に連結され、接触アーム５１の角度を検出し、ひいてはケーブル３の残量を検出できるようになっている。
【００７４】
上記第２実施形態では、制御デバイス１８は図８の制御を実行する。この図８のフローチャートにおいて、図４に示す第１実施形態のフローチャートに相当するステップには同番号を付して説明をその詳細な説明を省略する。
【００７５】
まず、上記角度センサ５４で検出された接触アーム５１の角度情報からリール径（ケーブル３を巻きつけた状態でのケーブル３を含むリール１１の径）を演算する（ステップＳ４）。このリール径Ｄはケーブル残量の情報に相当する。
【００７６】
次に、リール径Ｄが閾値ｄ０を超えるか否かを判断する（ステップＳ５）。この閾値ｄ０は、僅かなケーブル残量に対応する値である。ここで肯定判断した場合には、リール径に対応した電流補正係数ｋを算出する（ステップＳ６）。本実施形態では、図９に示すようにリール径に比例して（ケーブル残量に比例して）電流補正係数ｋを増大させる。なお、電流補正係数ｋは１以下の数値である。
【００７７】
上記ステップＳ５で否定判断した場合には、ケーブル残量無しの警告信号を出力し（ステップＳ７）、それから上記ステップＳ６を実行する。この警告信号は、ケーブル３を介して基地装置１に送られ、ディスプレイ１ａや音声で警告表示される。このステップＳ７は警告手段を構成する。
【００７８】
図８のステップＳ２０でのモータ電流制御において、第１設定電流Ｉｕは、第１所定電流Ｉｕ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。同様に、ステップＳ１３でのモータ電流制御において、第２所定電流Ｉｄ’は、第２所定電流値Ｉｄ'0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。ステップＳ２３でのモータ電流制御において、第３設定電流Ｉｄは、第３所定電流値Ｉｄ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。
なお、上記第１〜第３の所定電流Ｉｕ0，Ｉｄ'0，Ｉｄ0は、第１実施形態での第１〜第３設定電流Ｉｕ，Ｉｄ'，Ｉｄよりそれぞれ小さい。
【００７９】
上述のように、第２実施形態のステップＳ２０、Ｓ１３、Ｓ２３において、ケーブル残量が多いほど電流補正係数ｋを大きく、ケーブル残量が少ないほど電流補正係数ｋを小さくすることにより、第１〜第３設定電流を調節し、リール１１に付与すべき巻き取りトルクを調節する。これは、ケーブル残量の変化（すなわち巻かれたケーブル３を含むリール１１の質量の変化）に起因したリール１１の回転に要するトルク分の変化に対応して、巻き取りトルクを増減することを意味する。その結果、ケーブル３の張力を、ケーブル残量に拘わらずに各ステップＳ２０、Ｓ１３、Ｓ２３で要求される範囲にすることができる。
【００８０】
上述した第１実施形態の種々の変形例（図５の変形例を含む）は、第２実施形態にも適用され、さらに後述の第３〜６実施形態にも適用される。
また、第２実施形態の特徴は後述する第３〜６実施形態にも適用できる。
【００８１】
図１０（Ａ）に示す第３実施形態では、リール装置４が基地側のコントローラ１の近傍に配置されていて移動しない。ケーブル３は、リール１１に設けられたスリップリングおよび補助的な光ケーブル３ａを介してコントローラ１に接続されている。
【００８２】
この第３実施形態では、ケーブル３の先端は、クローラ装置５（移動可能な装置）に設置されたコンバータおよびハブを介して、クローラ装置５のモータへの制御信号伝送用の電線および探査装置２（移動可能な装置）からの映像信号伝送用の電線に接続されている。この場合、加速度センサが探査装置２またはクローラ装置５に設けられ、その加速度信号がケーブル３を介してリール装置４の制御デバイス１８に送られる。
【００８３】
図１０（Ｂ）に示す第４実施形態では、探査装置２の運搬手段がクローラ装置から人に置き換わっただけで、他の構成は図１０（Ａ）の第３実施形態と同様である。この場合、基地装置２は走行制御機能を有さず、探査装置２（移動可能な装置）からの映像信号を監視するためのモニターだけの構成とすることもできる。加速度センサは探査装置２に設けられ、その加速度信号がケーブル３を介してリール装置４の制御デバイス１８に送られる。
【００８４】
図１０（Ｃ）に示す第５実施形態では、探査装置２およびリール装置４の運搬手段がクローラ装置から人に置き換わっただけで、他の構成は図１〜図４の第１実施形態と同様である。この場合、加速度センサは探査装置２（移動可能な装置）またはリール装置４に設けられる。本実施形態において、探査装置２とリール装置４は図示しない取付部材を介して一体化するのが好ましい。
【００８５】
図１に示す第１実施形態における探査装置２およびリール装置４の運搬装置、または図１０（Ａ）に示す第３実施形態における探査装置２の運搬装置として、クローラ装置５の代わりにラジコンカーや小型ヘリコプター等の他の運搬装置を用いてもよい。これら運搬装置は、ケーブル３の信号経路を介して遠隔操作する。
【００８６】
図１１に示す第６実施形態では、クローラ装置５に、リール装置４、探査装置２の他に無線装置２０（中継装置）が搭載されている。この無線装置２０は、探査装置２と同様にしてリール装置４を介してケーブル３に接続されている。この無線装置２０は、探査装置２およびクローラ装置５とともに本発明の移動可能な装置を構成する。
【００８７】
さらに第６実施形態の探査システムでは、小型ヘリコプター２１（搬送体）と、この小型ヘリコプター２１に搭載された他の探査装置２２と無線装置２３とを有している。無線装置２０は、基地装置１からケーブル３を経て送られてきた操縦信号を小型ヘリコプター２１の無線装置２３に送信するとともに、探査装置２２からの探査信号を無線装置２３から受信しケーブル３を介して基地装置１へと送るようになっている。
第６実施形態において、上記小型ヘリコプター２１の代わりにラジコンカーを用いてもよい。また、探査装置２は省略してもよい。
【００８８】
本発明は上記実施形態に制約されず、さらに種々の態様を採用可能である。例えば、ステップＳ１０でモータの駆動回路を開く代わりに、デューテイ比をゼロに（モータへの供給電流をゼロに）にしてもよい。
【００８９】
全ての実施形態において、リール装置のモータの制御を基地装置のコントローラで行ってもよい。また、移動可能な装置は、探査装置に加えて作業ロボット等の特殊な作業を行う装置を装備してもよい。作業ロボットは基地装置のコントローラによりケーブルの信号経路を介して遠隔制御することができる、
【００９０】
上記実施形態では、ケーブルは信号伝送だけを行う光ファイバーにより構成したが、給電線を含んでいてもよい。この場合、クローラ装置、リール装置の電源は、基地装置近傍に配置される。
【００９１】
上記第２実施形態では、ケーブル残量検出手段としてレーザー距離計等の距離センサを用い、リール１１に巻かれた最外周のケーブルまでの距離情報から、ケーブル残量を非接触式で検出するようにしてもよい。
さらに、バッテリ電圧の低下にしたがって設定電流を増大させてもよい。
【００９２】
モータ制御手段はデューティ制御以外の制御方式によりモータのコイル電流を制御してもよい。回転検出手段は、リールの回転方向、回転速度をリール回転から直接検出してもよい。
第１実施形態においてクローラ装置が移動可能な装置となり、探査装置が無い場合も本発明が適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のリール装置を備えた探査システムの第１実施形態を示す概略側面図である。
【図２】同リール装置の平面図である。
【図３】同リール装置の平断面図であり、リール用モータ制御のための構成をブロックで付加して示す。
【図４】同リール装置のモータ制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】同モータ制御の他の態様の一部を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態をなす探査システムを示す図１相当図である。
【図７】同第２実施形態のシステムで用いられるケーブル残量検出手段の断面図である。
【図８】同第２実施形態で実行されるリール用モータ制御のフローチャートである。
【図９】同第２実施形態でモータ制御に用いられる電流補正係数の演算を示す図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の探査システムの第３〜第５実施形態をそれぞれ示す概略側面図である。
【図１１】本発明の探査システムの第６実施形態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ コントローラ（基地装置）
２ 探査装置（移動可能な装置）
３ ケーブル（ケーブル）
４ リール装置
５ クローラ装置（運搬装置、移動可能な装置）
１０ ハウジング（本体）
１１ リール
１５ モータ
１６ ロータリーエンコーダ（回転検出手段）
１７ａ 電流検出回路（電流検出手段）
１８ 制御デバイス（モータ制御手段）
１９ 加速度センサ
２０ 無線装置（中継装置、移動可能な装置）
２１ 小型ヘリコプター（搬送体）
２２ 探査装置
５０ ケーブル残量検出手段
５１ 接触アーム
５３ つるまきバネ（付勢手段）
５４ 角度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リール装置を装備したケーブルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
運搬装置にカメラ等の探査装置（移動可能な装置）を載せて管内等を探査するシステムは公知である。このシステムでは管外にコントローラやモニター等を含む基地装置を設置し、この基地装置と探査装置とを長尺のケーブルで接続している。このケーブルを介して、基地装置から運搬装置へ操縦信号および電力が伝送され、探査装置から基地装置へ映像信号等の探査信号が伝送される。
【０００３】
上記ケーブルは長いので、探査装置または基地装置の近傍にリール装置が配置されている。このリール装置は、ケーブルを巻くリールと、このリールに連結されたモータとを備えている。このモータは、ケーブルがたるみ過ぎたり張りすぎないように制御される。
【０００４】
特許文献１に記載された探査システムでは、運搬装置に探査装置とリール装置が設置されている。このリール装置は、モータを適切に制御するため、たるみ検出手段を備えている。このたるみ検出手段は、先端に滑車を有するアームと、このアームを下方に付勢するバネと、アームの角度を検出する角度センサとを有している。ケーブルは上記滑車により案内されてリールに巻かれるようになっている。
【０００５】
上記たるみ検出手段において、ケーブルがたるんでいる時にはアームが大きく下を向いており、ケーブルが張っている時にはバネに抗してアームが水平姿勢に近づく方向に回動される。
【０００６】
上記アームの傾斜角度が適正範囲にある時には、モータを停止し、適正範囲より下向きにある時には、モータを巻き取り方向に回転してたるみを無くし、適正範囲より上向きにある時には、モータを繰り出し方向に回転させて張力を弱める。このようにして、ケーブルに常時適度な張力が付与されている状態を維持する。
【０００７】
特許文献２に記載された探査システムでは、運搬装置に探査装置が設置され、リール装置は基地装置近傍に設置されている。このリール装置でも、たるみ検出手段が用いられる。このたるみ検出手段は、先端にステーが取り付けられたアームと、このアームを下方に付勢するバネと、アームの角度を検出する角度センサとを有し、特許文献１と似た構成をなしている。
【０００８】
上記リール装置において、ケーブルは、アーム先端のステーによって上から抑えられている。アームの角度範囲において、下半分の領域ではバネの付勢力がアームに付与されず、上半分の領域でのみバネの付勢力が働くようになっている。
【０００９】
特許文献２のリール装置では、運搬装置が前進する際（すなわちリールからケーブルが繰り出される際）には、上記アームの角度が上記下半分の領域にあるようにモータを繰り出し方向に制御することにより、ケーブルの張力が運搬装置の走行の負荷とならないようにする。
【００１０】
また、運搬装置が後退する際には、上記アームの角度が上記上半分の領域にあるようにモータを巻き取り方向に制御することにより、ケーブルに適度な張力を持たせ、運搬装置の後退を助ける。
【特許文献１】特開平１１−１１６１３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１、２に開示されたリール装置では、たるみ検出手段を必要とするため、探査装置の後退の際にケーブルにたるみ検出手段のバネの力が作用し、リール装置のモータの負荷が増大する不都合があった。さらに、特許文献１では、探査装置の前進の際にもケーブルにたるみ検出手段のバネの力が作用するため、探査装置の前進の抵抗になる不都合があった。
【００１２】
しかも、特許文献１、２では、上記たるみ検出手段だけでリール装置のモータを制御するため、探査装置の移動状況に応じた応答性の良い制御を行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その一態様は、ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記移動可能な装置と一緒に移動し上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、さらに、上記移動可能な装置または上記リール装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記基地装置の近傍に設けられて上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、 上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、 上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、さらに、上記移動可能な装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とする。
【００１５】
上述した本発明の２つの態様によれば、モータ制御手段は、回転検出手段からの回転方向情報と電流検出手段からの検出電流情報に基づいて上記モータを制御するため、特許文献１，２に示すようなたるみ検出手段を必要とせず、リール装置のモータが巻き取り方向に回転する際の負荷を軽減することができるとともに移動可能な装置の移動の抵抗を少なくすることができる。
しかも、ケーブル巻き取りの際に第１設定電流でモータを制御するので、適度な張力でケーブルを巻き取って、たるみの発生を解消できる。また、ケーブル繰り出しの際に、リール装置のモータがフリー状態となり、このモータがケーブルの繰り出しの抵抗とならず、ケーブルの繰り出しを円滑に行うことができる。
さらに、移動可能な装置の加速度情報に基づき当該装置の移動状況に応じて応答性良くリール装置のモータを制御することができる。
【００１６】
上述した本発明の一態様において、好ましくは上記移動可能な装置が運搬装置を含み、上記リール装置がこの運搬装置に搭載されている。
これによれば、ケーブルが障害物に接してもリールの巻き取り、繰り出しを円滑に行え、移動可能な装置の移動に支障が生じない。
【００１７】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、上記加速度センサが上記第２方向の設定加速度以上の加速度を検出した時には、電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御する。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第１方向に移動している状況で急停止した場合等に、加速度センサでこれを感知して、モータを巻き取り方向に制御するので、ケーブルのたるみを応答性良く解消できる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第２設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第１方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００１８】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報から上記移動可能な装置の移動速度を演算し、上記第２制御モードにおいて、この移動速度が上記第１方向の場合または上記第２方向であっても設定移動速度より遅い場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御する
上記構成によれば、移動可能な装置が第２方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、その移動速度が低下した時には、モータコイル電流を上記第１設定電流より小さい第３設定電流にしてその巻き取りトルクを減じ、ケーブルを引っ張り過ぎないようにできる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第１方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００１９】
好ましくは、上記モータ制御手段は、上記第２制御モードにおいて、上記加速度センサからの検出加速度が上記第１方向であってしかも設定加速度以上の場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるようにモータを巻き取り方向に制御する。
上記構成によれば、移動可能な装置が第２方向に移動してリールが巻き取り制御されている状況において、急停止した時には、巻き取りトルクを減じることにより、ケーブルの引っ張り過ぎを回避することができる。また、その後で移動可能な装置が急停止したり第１方向に移動方向を転換する際に、ケーブルへの瞬間的な引っ張り荷重の増大を抑えることができる。
【００２０】
好ましくは、上記回転検出手段は上記リールの回転速度も検出し、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、検出された回転速度が設定回転速度未満の場合には、上記第２制御モードを実行する。
上記構成によれば、移動可能な装置がケーブルを引き出す第１方向に移動している状況で急停止した場合等のように、ケーブルへの繰り出し方向の力が急に解除された場合には、モータフリー状態にあるリールから慣性によりケーブルが繰り出され、リールが繰り出し方向に回転し続けるが、この繰り出し方向の回転速度が設定回転速度より低下した時に、モータは巻き取り方向のトルクを発生させるので、未然にケーブルのたるみを解消できるか即座にたるみを解消することができる。しかも、この巻き取り時のモータコイル電流は第１設定電流以下であるので、ケーブルを引っ張りすぎることもない。なお、この巻き取り時の電流を第１設定電流より小さい第３設定電流にすれば、再び移動可能な装置が第１方向に移動する際の瞬間的なケーブル引っ張り力の増大を抑えることができる。
ちなみに、特許文献１，２では、ケーブルのたるみが生じてから角度センサで検出し、モータを巻き取り方向に回転させるまでの間、たるみを解消できない。
【００２１】
好ましくは、上記リール装置はさらに、上記リールに巻かれたケーブルの残量を検出するケーブル残量検出手段を備え、上記モータ制御手段は、上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が多いほど上記設定電流を大きく、ケーブル残量が少ないほど設定電流を小さくする。
リールの巻取りトルクは、質量を有するリールを回すトルク分と、ケーブルの張力に抗してケーブルを引っ張るトルク分とに分配される。そのため、巻き取りトルクが一定であると、リール質量が大きい場合にはケーブル張力が低減し、リール質量が小さい場合にはケーブル張力が増大する。しかし、この構成によれば、ケーブル残量が多くリールが重い場合には設定電流を大きくして巻き取りトルクを増大させることにより、ケーブル張力の減少を回避できる。また、ケーブル残量が少なくリールが軽い場合には設定電流を小さくして巻き取りトルクを減少させることにより、ケーブル張力の増大を回避できる。
【００２２】
好ましくは、上記ケーブル残量検出手段は、上記リール装置の本体に上下方向の回動を可能にして支持された接触アームと、このアームを上記リールに向かって付勢してリールに巻かれたケーブルに接触させる付勢手段と、上記アームの回動角を検出する角度検出手段とを備え、上記モータ制御手段は、上記角度検出手段からのアームの回動角をケーブル残量の情報として用いる。
この構成によれば、距離センサ等の非接触型のケーブル残量検出手段に比べて、安価に提供できる。
【００２３】
さらに、警告手段を備え、この警告手段は上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が閾値未満になった時に、警告信号を発する。
これにより、ケーブルがリールから全て引き出されて根元から断線するのを防止できる。具体的には、この警告により移動可能な装置の第１方向への移動を抑制ないしは禁止することができる。
【００２４】
好ましくは、上記リールの近傍には上記ケーブルを通す整列機構が配置され、この整列機構はリールの回転に伴って上記ケーブルをリールの軸方向に往復動させる。
好ましくは、さらに、整列機構の近傍にリング形状のガイドを配置し、上記ケーブルがこのガイドを通り整列機構を経てリールに巻かれる。これによれば、ガイドにより整列機構から延びるケーブルの上下左右の角度を適正範囲に制限することができ、整列機構でのケーブルの整列作業を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のケーブルシステムによれば、リール装置のモータの負荷や移動可能な装置の移動抵抗を軽減でき、しかも移動可能な装置の移動状況に応じて応答性良くリールを制御でき、ケーブルの巻き取り、繰り出しを円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。図１に示すように、探査システム（ケーブルシステム）は、モニター１ａを含むコントローラ１（基地装置）と、探査装置２と、これらコントローラ１と探査装置２を接続する長いケーブル３と、ケーブル３を巻き取ったり繰り出したりするリール装置４とを備えている。
【００２７】
本実施形態では、上記探査装置２はビデオカメラにより構成されているが、これに制約されるものではなく、このビデオカメラに加えて、あるいはビデオカメラの代わりに赤外線センサ、化学物質検出センサ、温度センサ等のセンサを含む構成であってもよい。
【００２８】
本実施形態の探査システムは、さらにクローラ装置５（運搬装置）を備えており、上記リール装置４は探査装置２の近傍に配置され探査装置２とともにこのクローラ装置５に搭載されている。このクローラ装置５はモータおよびバッテリ（図示しない）を備えている。
本実施形態では、上記探査装置２、クローラ装置５およびこれら装置と一緒に移動する付属部材により、本発明の移動可能な装置を構成する。
【００２９】
上記コントローラ１は、クローラ装置５のモータを制御するための制御手段を含んでいる。すなわち、コントローラ１を操作しケーブル３を介してクローラ装置５のモータを遠隔制御し、クローラ装置５を前進、後退させる。
【００３０】
上記リール装置４は、図１〜図３に示すように、ハウジング１０（本体）と、リール１１と、整列機構１２と、ガイド１３とを備えている。
【００３１】
上記ハウジング１０内の一対の側壁にはリール１１が回転可能に支持されている。リール１１の軸芯は、クローラ装置５の前進、後退方向と直交する方向に延びている。
上記ハウジング１０には、このリール１１の軸芯と平行に延びる開口１０ａが形成されている。
【００３２】
上記整列機構１２は、ハウジング１０内に収容され、上記リール１１とハウジング１０の開口１０ａに配置されている。
上記整列機構１２は周知のものであるので、簡単に説明する。整列機構１２はケーブル３を挿通させるガイド部材を有しており、リール１１の１回転毎にケーブル３をケーブル径だけリール１１の軸方向に移動させ、その移動行程の終端位置に達したらケーブルの移動方向を逆転させるようになっている。
【００３３】
上記ガイド１３は、リール１１の軸芯方向に細長いリング形状、例えば楕円形をなしている。ガイド１３は、開口１０ａに距離をおいて対峙し、ステー１４によりハウジング１０に支持されている。
【００３４】
上記リール装置４はさらに、図３に示すようにモータ１５と、ロータリーエンコーダ１６（回転検出手段）と、モータドライバ１７と、マイコンを含む制御デバイス１８（モータ制御手段）と、加速度センサ１９とを備えている。
【００３５】
上記モータ１５は例えばブラシ付きＤＣモータであり、ハウジング１０の側壁に固定され、内蔵のギアトレインを介して上記リール１１に同軸をなして連結されている。
【００３６】
上記ロータリーエンコーダ１６は、モータ１５（ひいてはリール１１）の回転方向すなわち巻き取り方向か繰り出し方向かを検出するとともに、その回転速度を検出するものである。
【００３７】
モータ１５の近傍に配置された上記モータドライバ１７は、モータ１５への駆動電流を供給する駆動回路を含むとともに、モータ１５のコイルを流れる電流を検出する電流検出回路（電流検出手段）１７ａを含んでいる。
【００３８】
同じくモータ１５の近傍に配置された上記制御デバイス１８は、ロータリーエンコーダ１６からの回転方向、回転速度の検出情報と、加速度センサ１９からの加速度の検出情報と、電流検出回路１７ａからのモータ１５のコイル電流の検出情報に基づき、モータドライバ１７に制御信号を送り、モータ１５をデューティ制御する。
【００３９】
上記加速度センサ１９は、上記リール装置１０の他に、探査装置２、クローラ装置５のいずれかに設置してもよい。加速度センサ１９は、クローラ装置５の前進、後退方向の加速度（探査装置２の加速度でもある）を検出するようになっている。なお通常の使用形態では、クローラ装置５の前進（第１方向の移動）の際に、ケーブル３がリール１１から引き出され、後退（第２方向の移動）の際に、ケーブル３がリール１１に巻き取られるようになっている。
【００４０】
上記ケーブル３は光ファイバーを内蔵している。このケーブル３の基端はコントローラ１に内蔵されたコンバータを介してコントローラ１に接続されている。ケーブル３は上記リール装置４のガイド１３を通り整列機構１２を通ってリール１１に巻かれており、その先端はリール１１に設けられたロータリージョイント（図示しない）に接続され、さらにコンバータ、ハブを介して複数系統の電気信号線に接続されている。
【００４１】
上記複数系統の電気信号線は、クローラ装置５のモータのモータドライバへの制御信号の伝送、探査装置２のビデオカメラからコントローラ１への映像信号（探査信号）の伝送のために提供される。
【００４２】
操作者は、探査装置２のビデオカメラからの映像をモニター１ａで観察しながら、コントローラ１を操作して、クローラ装置５の前進、後退の遠隔制御を行う。
【００４３】
上記制御デバイス１８は、図４に示すフローチャートにしたがってリール装置４のモータ１５を制御する。まずステップＳ１で、ロータリーエンコーダ１６からのモータ１５の回転方向、回転速度Ｒの検出情報を読み込む。
【００４４】
次にステップＳ２で、モータ１５の回転方向が繰り出し方向か否かを判断する。肯定判断の場合（すなわちリール１１が繰り出し方向に回転していると判断した場合）には、原則として第１制御モードＭ１を実行し、否定判断の場合（すなわちリール１１が巻き取り方向に回転しているか停止していると判断した場合）には、第２制御モードＭ２を実行する。
【００４５】
上記第１制御モードＭ１では、基本的にモータ１５をフリー状態にする（ステップＳ１０）。すなわち、モータ１５のコイルに接続される駆動回路の一部を開いてコイルに電流が流れないようにする。これにより、ケーブル３の繰り出しを円滑に行える。
上記第２制御モードＭ２では、基本的に、巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が第１設定電流Ｉｕになるように、モータ１５への供給電流をデューティ制御する（ステップ２０）。これにより適度な張力を持ってケーブル３を巻き取ることができる。
【００４６】
上記第１制御モードＭ１および第２制御モードＭ２には、下記の情報に基づき補正が加えられる。
（１）ロータリーエンコーダ１６からのモータ１５の回転速度Ｒの情報。
（２）加速度センサ１９からのクローラ装置５（探査装置２）の移動加速度Ａの情報。
（３）上記加速度センサ１９の加速度に基づく移動速度Ｖの情報。この移動速度Ｖは、制御デバイス１８において別ルーチンで加速度センサ１９からの加速度情報に基づき積分演算により求められる。
【００４７】
上記ステップＳ２でリール１１が繰り出し方向であると判断した時には、ステップＳ３で、リール１１の回転速度Ｒが設定回転速度Ｒ０以上か否かを判断する。この設定回転速度Ｒ０は、クローラ装置５の通常の前進状態でのリール１１の回転速度に比較して遥かに低い回転速度（微速）であり、クローラ５が通常の前進状態にある時には、このステップＳ３では肯定判断される。
【００４８】
上記ステップＳ３で肯定判断した場合（すなわちリール１１が繰り出し方向に所定回転速度Ｒ０以上で回転していると判断した場合）には、以下の第１の制御モードＭ１を実行する。
まず、ステップＳ１１に進んで加速度センサ１９からの加速度Ａを読み込み、次のステップＳ１２でこの加速度Ａが後退方向の加速度でありかつ設定加速度Ａ０以上であるか否かを判断する。
【００４９】
上記ステップＳ１１で否定判断した時、すなわち前進方向の加速度か、加速度ゼロか、後退方向の加速度であっても設定加速度Ａ０未満の場合には、前述した基本制御を実行する。すなわちモータ１５をフリー状態にする（ステップＳ１０）。
【００５０】
上記ステップＳ１２で肯定判断した場合には、ステップＳ１０の基本制御（モータフリー）を実行せずに、ステップＳ１３に進み、ここで、検出電流が第２設定電流Ｉｄ’になるように、モータ１５を巻き取り方向に制御する。なお、Ｉｄ’＜Ｉｕである。
【００５１】
次に第２制御モードＭ２について説明する。まず、ステップＳ２１に進み、ここでクローラ装置５（換言すれば探査装置２）の移動速度Ｖを読み込む。
【００５２】
次に、ステップＳ２２に進み、クローラ装置５の移動速度Ｖが後退方向に設定移動速度Ｖ０以上であるか否かを判断する。この設定移動速度Ｖ０は、通常の後退速度より遥かに低い速度（微速）である。したがって、クローラ装置５が通常の後退をしている状況では、ステップＳ２２で肯定判断し、ステップＳ２０に進んで基本制御を実行する。すなわち、巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が設定電流Ｉｕになるように、モータ１５への供給電流をデューティ制御する。
【００５３】
上記ステップＳ２２で否定判断した場合、すなわちクローラ装置５が前進しているか後退方向に設定移動速度Ｖ０未満（速度ゼロも含む）であると判断した場合には、ステップＳ２３に進み、ここで巻き取り方向にトルクを発生させるように、かつ上記電流検出回路１７ａでの検出電流が第３設定電流Ｉｄになるように制御する。この第３設定電流Ｉｄは上述した第１設定電流Ｉｕより小さい。したがって、基本制御での巻き取りトルクより小さくなる。
なお、この第３設定電流Ｉｄは第２設定電流Ｉｄ’と等しくてもよいし、異なっていてもよい。
【００５４】
次に、上記モータ１５の制御をクローラ装置５の走行状況（探査装置２の移動状況）と関連させて説明する。
【００５５】
クローラ装置５が後退した時には、第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に巻き取り方向のトルクを付与する。この際、常にモータ１５に第１設定電流Ｉｕを供給し、この第１設定電流Ｉｕに見合った巻き取り方向のトルクをリール１１に付与するため、ケーブル３の巻き取りを継続して行うことができる。ステップＳ２０参照。
【００５６】
クローラ装置５が停止状態から後退方向に発進したり、後退速度が増大して、ケーブル３の張力が低下した時には、モータ１５の負荷が軽くなってコイル電流が急低下するが、この場合にはコイル電流を第１設定電流Ｉｕにするためにデューティ比が増大する。このようにして、第１設定電流Ｉｕに見合った巻き取り方向のトルクを維持するため、ケーブル３のたるみを解消することができる。
【００５７】
クローラ装置５が停止している時にも第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に巻き取り方向のトルクを付与する。この際、モータ１５に比較的小さい第３設定電流Ｉｄを供給し、この第３設定電流に見合った比較的小さいトルクをリール１１に付与するため、ケーブル３にたるみが無く、この停止状態からクローラ装置５を前進させても後退させても走行に支障は生じない。ステップＳ２３参照。
【００５８】
クローラ装置５が前進している時には、ケーブル３がリール１１から強制的に繰り出され、リール３が繰り出し方向に回転する。この際、基本的には第１制御モードＭ１を実行し、モータ１５をフリー状態にする。このケーブル３の繰り出しによりモータ１５で発電がなされないので、モータ１５が負荷となることはない。ステップＳ１０参照。このケーブル３の繰り出しは、モータ１５とリール１１との間のギアトレイン等で若干の抵抗を受けるだけであるので、円滑に行うことができる。
【００５９】
次にクローラ装置５の特殊な走行状況でのリール制御について説明する。
クローラ装置５が前進し、ステップＳ２、Ｓ３で肯定判断し、第１制御モードＭ１の基本制御を実行している状況（ステップ１０でモータフリーリーにしてケーブル３を繰り出している状況）で、クローラ装置５が急停止したり階段を昇り終わって急に傾き状態から水平状態になった直後には、繰り出し状態にあったケーブル３が瞬間的にたるむ。この場合には、ステップＳ１２で肯定判断してステップＳ１３を実行し、モータ１５に第２設定電流Ｉd’を供給しリール１１に巻き取り方向の小さなトルクを付与する。その結果、ケーブル３のたるみ状態を即座に解消することができる。
【００６０】
クローラ装置５が後退し、ステップＳ２で否定判断して第２制御モードの基本制御を実行している状況（ステップ２０で供給電流が第１設定電流Ｉｕになるようにモータ１５を制御し、適正なトルクでケーブル３を巻き取っている状況）で、後退速度が低くなった時には、供給電流を第３設定電流Ｉｄまで下げ、巻き取りトルクを低下させる。これにより、後退から急停止した時にケーブル３を引っ張り過ぎるのを回避できる。また、クローラ装置が後退から前進に切り替わった時でも、ケーブル３の引っ張り荷重の一時的増大を回避ないしは抑制できる。
【００６１】
クローラ装置５が前進しモータ１５がフリー状態にありリール１１が繰り出し方向に設定速度Ｖ０以上で回転している状況で、クローラ装置５が急減速または急停止すると、慣性によりケーブル３は繰り出され、リール３も繰り出し方向に回転し続けようとする。この場合、モータ１５の繰り出し方向の回転速度Ｒが設定回転速度Ｒ０を下回った時に、ステップＳ３で否定判断して第２制御モードＭ２を実行し、リール１１に比較的小さな巻取りトルクを付与する。ステップ２３参照。これにより、ケーブル３のたるみ状態を即座に解消することができる。また、クローラ装置５が急停止後に後退する場合にも、ケーブル３が障害となることなく円滑に後退することができる。
【００６２】
上述したように、クローラ装置５の前進時にはケーブル３が引き出されるためケーブルのたるみは無く、またクローラ装置５の後退時にはほぼ一定の張力が働くとともにたるみは即座に解消され、しかも前進状態での急停止時にもたるみをも即座に解消するようになっているので、整列機構３は円滑にケーブル３をリール１１に整列させることができる。
【００６３】
本実施形態では、整列機構１２の近傍にリング形状のガイド１３が配置されており、このガイド１３がケーブル３の移動範囲（上下方向、左右方向の角度範囲）を制約するため、整列機構１２にケーブル３が噛み込むことが無く、整列機構１２によるケーブル３の整列作業を円滑に行うことができる。
【００６４】
本発明の制御態様は上記実施形態に制約されず、種々採用可能である。例えば、上記ステップＳ２３では、移動速度Ｖが低くなるにしたがって、上記電流検出回路１７ａでの検出電流が設定電流Ｉｕから徐々に（リニアにあるいは段階的に）小さくなるように第３設定電流Ｉｄを設定してもよい。
【００６５】
上記実施形態の第２制御モードＭ２において、ステップＳ２１、Ｓ２２の代わりに図５のステップＳ２１’、Ｓ２２’を実行してもよい。ステップＳ２１’では加速度Ａを読み込み、ステップＳ２２’では前進方向の加速度であって設定加速度Ａ０’以上か否かを判断する。ここで肯定判断した場合にはステップＳ２３を実行し、否定判断した場合にはステップＳ２０を実行する。これにより、後退時に急停止した場合でも、ケーブル３の引っ張り過ぎが一時的に生じるのを回避できる。
【００６６】
上記ステップＳ３は省いてもよい。また、ステップＳ３で否定判断した時ステップＳ２１、Ｓ２２を実行せずに、ステップＳ２３またはステップＳ１３を実行するようにしてもよい。
同様にステップＳ１２で肯定判断した時、モータ１５を第１設定電流Ｉｕで巻き取り方向に制御してもよい。
【００６７】
上記実施形態では、第１制御モードＭ１と第２制御モードＭ２の両方ともクローラ装置５の走行状況等に応じて基本制御を補正したが、いずれか一方の制御モードのみを補正するようにしてもよい。
【００６８】
クローラ装置５を旋回させて、前進により基地装置１に向かったり（ケーブル３をたるませる方向に移動）、後退により基地装置１から離れたり（ケーブル３を引っ張る方向に移動）する状況も発生する。この場合、後退時にケーブル３が繰り出され、前進時にケーブル３が巻き取られることになるが、このような状況では、後退方向が第１方向となり、前進方向が第２方向となる。この場合、操作者がコントローラ１から切り替え信号を送信して、ステップＳ１２、Ｓ２２を「後退方向」から「前進方向」に置き換えればよい。
【００６９】
次に、本発明の他の実施形態について図を参照しながら説明する。これら実施形態において、第１実施形態に対応する構成部には同番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００７０】
図６〜図９に示す第２実施形態では、リール装置４がケーブル残量検出手段５０を備えている。図６、図７に示すように、このケーブル残量検出手段５０は接触アーム５１を備えており、この接触アーム５１は、リール１１の軸芯と平行をなす回転シャフト５２を介してハウジング１０（本体）の両側壁に回転可能に支持されている。
【００７１】
上記接触アーム５１は、基端が回転シャフト５２に固定された左右一対のアーム部５１ａと、このアーム部５１ａの先端に掛け渡され、回転シャフト５２およびリール１１の軸芯と平行をなす接触ロッド５１ｂ（接触部）とを有している。
【００７２】
ケーブル残量検出手段５０は、さらに、つるまきバネ５３（付勢手段）と、ポテンショメータ等からなる角度センサ５４とを備えている。
つるまきバネ５３は、上記回転シャフト５２の一端部に巻かれ、その一端が回転シャフト５２に係止され、他端が本体１０に係止されている。このつるまきバネ５３の弾性力により、接触アーム５１は下方に、すなわちリール１１に向かって付勢されており、これにより接触アーム５１の接触ロッド５１ｂは常時リール１１に巻かれた最外周のケーブル３に接するようになっている。
したがって、上記接触アーム５１は、リール１１に巻かれたケーブル３の残量が多いほど水平に近い角度になる。なお、図７ではケーブル３の図示を省略している。
【００７３】
上記角度センサ５４は、上記回転シャフト５２の他端部近傍に配置され、ブラケットを介してハウジング１０の側壁に取り付けられている。この角度センサ５４は、ギア５５，５６を介して回転シャフト５２の他端部に連結され、接触アーム５１の角度を検出し、ひいてはケーブル３の残量を検出できるようになっている。
【００７４】
上記第２実施形態では、制御デバイス１８は図８の制御を実行する。この図８のフローチャートにおいて、図４に示す第１実施形態のフローチャートに相当するステップには同番号を付して説明をその詳細な説明を省略する。
【００７５】
まず、上記角度センサ５４で検出された接触アーム５１の角度情報からリール径（ケーブル３を巻きつけた状態でのケーブル３を含むリール１１の径）を演算する（ステップＳ４）。このリール径Ｄはケーブル残量の情報に相当する。
【００７６】
次に、リール径Ｄが閾値ｄ０を超えるか否かを判断する（ステップＳ５）。この閾値ｄ０は、僅かなケーブル残量に対応する値である。ここで肯定判断した場合には、リール径に対応した電流補正係数ｋを算出する（ステップＳ６）。本実施形態では、図９に示すようにリール径に比例して（ケーブル残量に比例して）電流補正係数ｋを増大させる。なお、電流補正係数ｋは１以下の数値である。
【００７７】
上記ステップＳ５で否定判断した場合には、ケーブル残量無しの警告信号を出力し（ステップＳ７）、それから上記ステップＳ６を実行する。この警告信号は、ケーブル３を介して基地装置１に送られ、ディスプレイ１ａや音声で警告表示される。このステップＳ７は警告手段を構成する。
【００７８】
図８のステップＳ２０でのモータ電流制御において、第１設定電流Ｉｕは、第１所定電流Ｉｕ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。同様に、ステップＳ１３でのモータ電流制御において、第２所定電流Ｉｄ’は、第２所定電流値Ｉｄ'0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。ステップＳ２３でのモータ電流制御において、第３設定電流Ｉｄは、第３所定電流値Ｉｄ0に上記電流補正係数ｋを乗じて決定される。
なお、上記第１〜第３の所定電流Ｉｕ0，Ｉｄ'0，Ｉｄ0は、第１実施形態での第１〜第３設定電流Ｉｕ，Ｉｄ'，Ｉｄよりそれぞれ小さい。
【００７９】
上述のように、第２実施形態のステップＳ２０、Ｓ１３、Ｓ２３において、ケーブル残量が多いほど電流補正係数ｋを大きく、ケーブル残量が少ないほど電流補正係数ｋを小さくすることにより、第１〜第３設定電流を調節し、リール１１に付与すべき巻き取りトルクを調節する。これは、ケーブル残量の変化（すなわち巻かれたケーブル３を含むリール１１の質量の変化）に起因したリール１１の回転に要するトルク分の変化に対応して、巻き取りトルクを増減することを意味する。その結果、ケーブル３の張力を、ケーブル残量に拘わらずに各ステップＳ２０、Ｓ１３、Ｓ２３で要求される範囲にすることができる。
【００８０】
上述した第１実施形態の種々の変形例（図５の変形例を含む）は、第２実施形態にも適用され、さらに後述の第３〜６実施形態にも適用される。
また、第２実施形態の特徴は後述する第３〜６実施形態にも適用できる。
【００８１】
図１０（Ａ）に示す第３実施形態では、リール装置４が基地側のコントローラ１の近傍に配置されていて移動しない。ケーブル３は、リール１１に設けられたスリップリングおよび補助的な光ケーブル３ａを介してコントローラ１に接続されている。
【００８２】
この第３実施形態では、ケーブル３の先端は、クローラ装置５（移動可能な装置）に設置されたコンバータおよびハブを介して、クローラ装置５のモータへの制御信号伝送用の電線および探査装置２（移動可能な装置）からの映像信号伝送用の電線に接続されている。この場合、加速度センサが探査装置２またはクローラ装置５に設けられ、その加速度信号がケーブル３を介してリール装置４の制御デバイス１８に送られる。
【００８３】
図１０（Ｂ）に示す第４実施形態では、探査装置２の運搬手段がクローラ装置から人に置き換わっただけで、他の構成は図１０（Ａ）の第３実施形態と同様である。この場合、基地装置２は走行制御機能を有さず、探査装置２（移動可能な装置）からの映像信号を監視するためのモニターだけの構成とすることもできる。加速度センサは探査装置２に設けられ、その加速度信号がケーブル３を介してリール装置４の制御デバイス１８に送られる。
【００８４】
図１０（Ｃ）に示す第５実施形態では、探査装置２およびリール装置４の運搬手段がクローラ装置から人に置き換わっただけで、他の構成は図１〜図４の第１実施形態と同様である。この場合、加速度センサは探査装置２（移動可能な装置）またはリール装置４に設けられる。本実施形態において、探査装置２とリール装置４は図示しない取付部材を介して一体化するのが好ましい。
【００８５】
図１に示す第１実施形態における探査装置２およびリール装置４の運搬装置、または図１０（Ａ）に示す第３実施形態における探査装置２の運搬装置として、クローラ装置５の代わりにラジコンカーや小型ヘリコプター等の他の運搬装置を用いてもよい。これら運搬装置は、ケーブル３の信号経路を介して遠隔操作する。
【００８６】
図１１に示す第６実施形態では、クローラ装置５に、リール装置４、探査装置２の他に無線装置２０（中継装置）が搭載されている。この無線装置２０は、探査装置２と同様にしてリール装置４を介してケーブル３に接続されている。この無線装置２０は、探査装置２およびクローラ装置５とともに本発明の移動可能な装置を構成する。
【００８７】
さらに第６実施形態の探査システムでは、小型ヘリコプター２１（搬送体）と、この小型ヘリコプター２１に搭載された他の探査装置２２と無線装置２３とを有している。無線装置２０は、基地装置１からケーブル３を経て送られてきた操縦信号を小型ヘリコプター２１の無線装置２３に送信するとともに、探査装置２２からの探査信号を無線装置２３から受信しケーブル３を介して基地装置１へと送るようになっている。
第６実施形態において、上記小型ヘリコプター２１の代わりにラジコンカーを用いてもよい。また、探査装置２は省略してもよい。
【００８８】
本発明は上記実施形態に制約されず、さらに種々の態様を採用可能である。例えば、ステップＳ１０でモータの駆動回路を開く代わりに、デューテイ比をゼロに（モータへの供給電流をゼロに）にしてもよい。
【００８９】
全ての実施形態において、リール装置のモータの制御を基地装置のコントローラで行ってもよい。また、移動可能な装置は、探査装置に加えて作業ロボット等の特殊な作業を行う装置を装備してもよい。作業ロボットは基地装置のコントローラによりケーブルの信号経路を介して遠隔制御することができる、
【００９０】
上記実施形態では、ケーブルは信号伝送だけを行う光ファイバーにより構成したが、給電線を含んでいてもよい。この場合、クローラ装置、リール装置の電源は、基地装置近傍に配置される。
【００９１】
上記第２実施形態では、ケーブル残量検出手段としてレーザー距離計等の距離センサを用い、リール１１に巻かれた最外周のケーブルまでの距離情報から、ケーブル残量を非接触式で検出するようにしてもよい。
さらに、バッテリ電圧の低下にしたがって設定電流を増大させてもよい。
【００９２】
モータ制御手段はデューティ制御以外の制御方式によりモータのコイル電流を制御してもよい。回転検出手段は、リールの回転方向、回転速度をリール回転から直接検出してもよい。
第１実施形態においてクローラ装置が移動可能な装置となり、探査装置が無い場合も本発明が適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明のリール装置を備えた探査システムの第１実施形態を示す概略側面図である。
【図２】同リール装置の平面図である。
【図３】同リール装置の平断面図であり、リール用モータ制御のための構成をブロックで付加して示す。
【図４】同リール装置のモータ制御の概要を示すフローチャートである。
【図５】同モータ制御の他の態様の一部を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態をなす探査システムを示す図１相当図である。
【図７】同第２実施形態のシステムで用いられるケーブル残量検出手段の断面図である。
【図８】同第２実施形態で実行されるリール用モータ制御のフローチャートである。
【図９】同第２実施形態でモータ制御に用いられる電流補正係数の演算を示す図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の探査システムの第３〜第５実施形態をそれぞれ示す概略側面図である。
【図１１】本発明の探査システムの第６実施形態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１ コントローラ（基地装置）
２ 探査装置（移動可能な装置）
３ ケーブル（ケーブル）
４ リール装置
５ クローラ装置（運搬装置、移動可能な装置）
１０ ハウジング（本体）
１１ リール
１５ モータ
１６ ロータリーエンコーダ（回転検出手段）
１７ａ 電流検出回路（電流検出手段）
１８ 制御デバイス（モータ制御手段）
１９ 加速度センサ
２０ 無線装置（中継装置、移動可能な装置）
２１ 小型ヘリコプター（搬送体）
２２ 探査装置
５０ ケーブル残量検出手段
５１ 接触アーム
５３ つるまきバネ（付勢手段）
５４ 角度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記移動可能な装置と一緒に移動し上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、
上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置または上記リール装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。
【請求項２】
上記移動可能な装置が運搬装置を含み、上記リール装置がこの運搬装置に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルシステム。
【請求項３】
ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記基地装置の近傍に設けられて上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、
上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。
【請求項４】
上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、上記加速度センサが上記第２方向の設定加速度以上の加速度を検出した時には、電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項５】
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報から上記移動可能な装置の移動速度を演算し、上記第２制御モードにおいて、この移動速度が上記第１方向の場合または上記第２方向であっても設定移動速度より遅い場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項６】
上記モータ制御手段は、上記第２制御モードにおいて、上記加速度センサからの検出加速度が上記第１方向であってしかも設定加速度以上の場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるようにモータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項７】
上記回転検出手段は上記リールの回転速度も検出し、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、検出された回転速度が設定回転速度未満の場合には、上記第２制御モードを実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項８】
上記リール装置はさらに、上記リールに巻かれたケーブルの残量を検出するケーブル残量検出手段を備え、
上記モータ制御手段は、上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が多いほど上記設定電流を大きく、ケーブル残量が少ないほど設定電流を小さくすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項９】
上記ケーブル残量検出手段は、上記リール装置の本体に上下方向の回動を可能にして支持された接触アームと、このアームを上記リールに向かって付勢してリールに巻かれたケーブルに接触させる付勢手段と、上記アームの回動角を検出する角度検出手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記角度検出手段からのアームの回動角をケーブル残量の情報として用いることを特徴とする請求項８に記載のケーブルシステム。
【請求項１０】
さらに、警告手段を備え、この警告手段は上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が閾値未満になった時に、警告信号を発することを特徴とする請求項８または９に記載のケーブルシステム。
【請求項１】
ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記移動可能な装置と一緒に移動し上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、
上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置または上記リール装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。
【請求項２】
上記移動可能な装置が運搬装置を含み、上記リール装置がこの運搬装置に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブルシステム。
【請求項３】
ケーブルと、このケーブルの一端に接続された基地装置と、このケーブルの他端に接続され、ケーブルを介して基地装置への信号の送信または基地装置からの信号の受信の少なくとも一方を行う移動可能な装置と、上記基地装置の近傍に設けられて上記ケーブルを巻くリール装置とを備えたケーブルシステムにおいて、
上記リール装置は、本体と、この本体に回転可能に支持されて上記ケーブルを巻くリールと、上記リールに連結されたモータと、上記リールの回転方向を検出する回転検出手段と、上記モータのコイル電流を検出する電流検出手段と、上記モータを制御するモータ制御手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記回転検出手段により上記リールがケーブル繰り出し方向に回転している状態を検出した時に、第１制御モードを実行し、上記回転検出手段により上記リールがケーブル巻き取り方向に回転している状態または停止している状態を検出した時に、第２制御モードを実行し、
上記第１制御モードでは、基本的に、モータの駆動回路を開くか、モータへの供給電流をゼロにし、
上記第２制御モードでは、基本的に、巻き取り方向のトルクを発生させるように、かつ上記電流検出手段により検出される電流が第１設定電流になるように上記モータを制御し、
さらに、上記移動可能な装置に設けられた加速度センサを備え、この加速度センサは、上記リール装置に巻かれたケーブルを引き出すような上記移動可能な装置の第１方向の移動の加速度か、第１方向とは逆の第２方向の加速度の少なくとも一方を検出し、
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報に基づき、上記第１、第２制御モードの少なくともいずれか一方の制御に補正を加えることを特徴とするケーブルシステム。
【請求項４】
上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、上記加速度センサが上記第２方向の設定加速度以上の加速度を検出した時には、電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流またはそれより小さい第２設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項５】
上記モータ制御手段は、上記加速度センサからの加速度情報から上記移動可能な装置の移動速度を演算し、上記第２制御モードにおいて、この移動速度が上記第１方向の場合または上記第２方向であっても設定移動速度より遅い場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるように、モータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項６】
上記モータ制御手段は、上記第２制御モードにおいて、上記加速度センサからの検出加速度が上記第１方向であってしかも設定加速度以上の場合には、上記電流検出手段からの検出電流が上記第１設定電流より小さい第３設定電流になるようにモータを巻き取り方向に制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項７】
上記回転検出手段は上記リールの回転速度も検出し、上記モータ制御手段は、上記第１制御モードにおいて、上記回転方向が繰り出し方向であっても、検出された回転速度が設定回転速度未満の場合には、上記第２制御モードを実行することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項８】
上記リール装置はさらに、上記リールに巻かれたケーブルの残量を検出するケーブル残量検出手段を備え、
上記モータ制御手段は、上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が多いほど上記設定電流を大きく、ケーブル残量が少ないほど設定電流を小さくすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のケーブルシステム。
【請求項９】
上記ケーブル残量検出手段は、上記リール装置の本体に上下方向の回動を可能にして支持された接触アームと、このアームを上記リールに向かって付勢してリールに巻かれたケーブルに接触させる付勢手段と、上記アームの回動角を検出する角度検出手段とを備え、
上記モータ制御手段は、上記角度検出手段からのアームの回動角をケーブル残量の情報として用いることを特徴とする請求項８に記載のケーブルシステム。
【請求項１０】
さらに、警告手段を備え、この警告手段は上記ケーブル残量検出手段で検出されたケーブル残量が閾値未満になった時に、警告信号を発することを特徴とする請求項８または９に記載のケーブルシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２５４９２７（Ｐ２００８−２５４９２７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９０８０（Ｐ２００８−５９０８０）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【Ｆターム（参考）】
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