管路内進行装置
【課題】遠隔操作を必要とせず、しかも細い管路内でも種々の検査を行うことができ、応答が速く、かつ、人手を要することのない完全な自走式の管路内進行装置を提供する。
【解決手段】複数のユニット１〜９が揺動可能に連結手段１０により連結され、複数のユニットは、壁面の状態を検出する探査ユニット１と、管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニット２と、自動停止センサ３と、支持ユニット２のアームを制御するロックユニット４と、自動停止センサ３に接続される第１のガイドドライバユニット５ａと、曲管センサ（検出ユニット）６と、検出ユニット６に接続される第２のガイドドライバユニット５ｂと、各ユニットを前進または後進させる駆動ユニット７と、コントローラユニット８と、コントローラユニット８およびガイドドライバユニット５ａ、５ｂを経由して各ユニットに電源を供給するバッテリーユニット９を有している。
【解決手段】複数のユニット１〜９が揺動可能に連結手段１０により連結され、複数のユニットは、壁面の状態を検出する探査ユニット１と、管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニット２と、自動停止センサ３と、支持ユニット２のアームを制御するロックユニット４と、自動停止センサ３に接続される第１のガイドドライバユニット５ａと、曲管センサ（検出ユニット）６と、検出ユニット６に接続される第２のガイドドライバユニット５ｂと、各ユニットを前進または後進させる駆動ユニット７と、コントローラユニット８と、コントローラユニット８およびガイドドライバユニット５ａ、５ｂを経由して各ユニットに電源を供給するバッテリーユニット９を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーごみ発電プラントのスーパーヒータ配管や、ガス配管、配水管、さらには体腔内などを自走して、管内の状況を検査することができる管路内進行装置に関する。さらに詳しくは、外部から離れた距離にある管路内でも、外部から遠隔操作をすることなく、確実に管路内の検査をすることができる管路内進行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス配管などの細い配管内を移動しながら配管の内壁などを点検する配管内進行装置としては、たとえば通信、位置決め、肉厚測定などの機能を分散してそれぞれ球状のカプセルに収納し、それらカプセルを相互に可撓的に連結し、連結されたカプセル間の距離を一定のシーケンス制御で伸縮できるようにして、前進・後退するようにした配管内移動ロボットが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この配管内移動ロボットは、たとえば図１３に示されるように、通過断面積の小さい管内を通過できるように、たとえば通信、検査、位置決め、移動などの各機能を分散させたカプセルａ1〜ａNを連結手段ｂ1〜ｂN-1により鎖状に連結して、地中に埋設された管路１０００内に設置し、地表ステーション２０００からの指令により、管路１０００の適宜箇所の肉厚などを測定し、送受信機３０００を介してそのデータを地表ステーション２０００に送信するなどの処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−３６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のようなカメラなどにより管路内の探査を行う自走式の管路内進行装置は知られている。この管路内進行装置は、カメラなどから得られる管路１０００内の情報を管路外にある地表ステーション２０００内のオペレータコンソールなどの制御部へ送り、その情報を基に制御部が進行方向などの指示を、送受信機３０００を介して出すことによって、管路１０００内の進行が制御されている。しかし、このような管路内進行装置では、管路１０００内の状況を検出する部位（たとえばカプセルａ1）と制御部とが離れており、また、制御部に様々な制御を行わせているため、制御に時間がかかるうえ、人の操作により制御部に指示を出す必要があるため、管路１０００内の状況に瞬時に対応して進行することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、遠隔操作を必要とせず、しかも細い管路内でも種々の検査を行うことができ、応答が速く、かつ、人手を要することのない自走式の管路内進行装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の管路内進行装置は、複数のユニットを揺動可能に連結した管路内進行装置であって、前記複数のユニットは、
管路の壁面の状態を検出する探査ユニットと、
管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニットと、
隣り合うユニットを前進または後退させる駆動力を発生する駆動ユニットと、
前記管路の延びる方向を検出する検出ユニットと、
前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットと、
前記ガイドドライバユニットを制御する制御部、および前記制御部の起動スイッチを有するコントローラユニットと、
前記コントローラユニットおよび前記ガイドドライバユニットを経由して、前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに電力を供給するバッテリーユニットとを含むように構成されており、
前記制御部は、前記起動スイッチが操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、前記支持ユニットが管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するようにされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
探査ユニット、支持ユニット、駆動ユニットおよび検出ユニットにそれぞれ接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットを有していることにより、ガイドドライバユニットに接続された各ユニットから得られる情報によってガイドドライバユニットが単独でユニットを制御するため、制御部は各ユニットを個別に制御する必要がなく、管路内の状況に瞬時に対応して進行することが可能となる。また、起動スイッチの操作によって管路内の進行制御および探査制御が開始され、支持ユニットが管路の外へ出たときに自動的に管路内の進行制御および探査制御が停止するように制御されるため、外部と通信して制御することなく管路内の自走が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の管路内進行装置の一実施形態の構成図である。
【図２】図１に示される管路内進行装置の各ユニット間を接続する接続手段の一例を示す図である。
【図３】図１に示される装置の支持ユニットの具体的構成例を示す図で、アームが閉じた状態と開いた状態を示す断面説明図である。
【図４】図１に示される装置の支持ユニットのアームの動作を制御するロックユニットの一例を示す説明図である。
【図５】図１に示される装置の自動停止センサの一例を示す説明図である。
【図６】図１に示される装置の曲管センサの一例を示す説明図である。
【図７】図１に示される装置の駆動ユニットの一例を示す説明図である。
【図８】図１に示される装置のコントローラユニットに設けられる起動スイッチの一例を示す説明図である。
【図９】図１に示される装置の支持ユニットと駆動ユニットを用いて、各ユニットを蠕動させる動作の一例を示す説明図である。
【図１０】図１に示される装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳＷ受付ステップをさらに説明するフローチャートである。
【図１２】図１０の動作のステップをさらに説明するフローチャートである。
【図１３】従来の配管内進行装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、添付図面を参照しながら、本発明の管路内進行装置を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の管路内進行装置５０は、図１にその一実施形態の構成例が示されるように、各機能を分担した複数のユニット１〜９（３ａなどアルファベットの付加されたものを含む）が揺動可能に連結手段１０により連結され、蠕動運動をしながら管内を進行して、管路内の異常などを検出するように構成されている。図１に示される例では、たとえば管路の壁面の状態を検出する探査ユニット１と、管路の内壁と係合したり、その係合を解除したりする支持ユニット２と、管路内進行装置５０が管路内から出たときに管路内進行装置５０の駆動を自動的に停止させる自動停止センサ３と、支持ユニット２のアームを制御するロックユニット４と、自動停止センサ３に電気的に接続される第１ガイドドライバユニット５ａと、管路の延びる方向を検出する曲管センサ（検出ユニット）６と、曲管センサ（検出ユニット）６に電気的に接続される第２ガイドドライバユニット５ｂと、各ユニットを前進または後進させる駆動力を発生する駆動ユニット７と、各ユニットを制御し、起動スイッチを有するコントローラユニット（メインコントローラ）８と、各ユニットに電力を供給するバッテリーユニット９とを有している。さらに、これらのユニットを逆に接続した構成の、第２バッテリーユニット９ａ、第２駆動ユニット７ａ、第３ガイドドライバユニット５ｃ、第２曲管センサ（検出ユニット）６ａ、第４ガイドドライバユニット５ｄ、第２ロックユニット４ａ、第２自動停止センサ（検出ユニット）３ａ、第２支持ユニット２ａ、および後スイッチ８ａとが、バッテリーユニット９の後につながるように構成されている。なお、図示されていないが、後スイッチ８ａの先端にさらに第２探査ユニットを接続して、逆進するように構成することもできるし、探査ユニット１の後ろ側（探査ユニット１と支持ユニット２との間）に管路内を転がりやすくするための車輪のようなガイドローラユニット（図示せず）を別途設けることもできる。
【００１２】
これらの各ユニットの多くは、たとえば図２に示されるように、硬質プラスティックで形成された球状体で動きやすく形成されたカプセル１００の内部にカメラとか、検査部品とか、モータなどを含むアクチュエータなどが配設されている。これらの各ユニットは、たとえば連結手段１０により連結されている。この連結手段１０は、たとえば棒状部１０１の両端に球状部１０２が形成された鉄アレイのような形状をしたもので、各ユニットの連結部１０４に形成される球状凹部１０３内に嵌合されることにより、球状凹部１０３と連結手段１０の球状部１０２とは相対的に自由に回転できるように形成されている。このように、球状部１０２と球状凹部１０３との嵌合構造にしているため、連結されるユニットは相互に揺動しながら、すなわち連結されるユニット同士が直線状に配列していなくて、管路の曲がりに応じて、その曲がった方向にも連結しながら進行することができる。また、各ユニットは機能が分散化されているため、後述するように、駆動部と実際に駆動される部分とが別のユニットに形成されており、その駆動力を別のユニットに伝達するワイヤ１０５などはこの連結手段１０の内部を貫通して連結されるように形成されている。
【００１３】
探査ユニット１は、管路内進行装置５０の先頭に設けられ、たとえば内視鏡の先端と同様の構成で、カメラなどが搭載され、管路内を管路に沿って進行しながら管路の内壁の損傷等の状態を検出し、その写真や映像のデータを探査ユニット１内に有するメモリなどに保存する。
【００１４】
支持ユニット２（第２支持ユニット２ａも同様）は、各ユニットを蠕動させるための管路内部での滑り止め的な機能（係合）を有するもので、たとえば図３に示されるように、両端部に形成された前後のユニットとの連結部２１、２２の間に本体２３が固定されると共に、アーム２４が支点２５の周りに回動して外側に開いたり（図３（ｂ）参照）、図３（ａ）に示されるように閉じた状態になったりするように形成されている。後述するロックユニット４が駆動され、ワイヤ１０５が引っ張られることにより、アーム２４の支点２５が設けられたスライド部２７が図中右方向にスライドしてスプリング２６が縮まる。スライド部２７のスライドにより、公知のリンク機構により、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、支点２５を中心にアーム２４が外側に開く。このとき、管路は細いため、開いたアーム２４は管路の内壁に当り、内壁と係合される。すなわち、アーム２４が管路の内壁に当接した後も、ワイヤ１０５が引っ張られ、アーム２４にさらに外側に開こうとする力が加わり、引張り余力を残した状態でアーム２４が管路の内壁に当って止まるため、支持ユニット２は管路の内壁に係合される。一方、ワイヤ１０５の引っ張り力が解除されると、スプリング２６が伸びてスライド部２７およびアーム２４が元に戻るように形成されている。その結果、アーム２４の開閉により、内壁と係合したり、その係合を解除したりすることができる。なお、このアーム部２４を用いて蠕動運動をする動作については、後述する。アーム２４は、図３（ａ）では１個しか見えていないが、たとえば円周方向に３等分した１２０°間隔で３個形成することができる。しかし、その個数には限定されない。このアーム２４は、いわば蠕動運動するときの滑り止めとするもので、少なくとも複数個、好ましくは３個以上設けられていることが安定性の点から好ましい。連結部２１、２２には、前述のカプセル１００の連結部と同様の球状凹部１０３が形成されており、その球状凹部１０３に連結手段１０の球状部１０２が嵌め合されて、各ユニットが揺動できる（種々の方向に曲がる）ようになっている。
【００１５】
ロックユニット４（第２ロックユニット４ａも同様）は、この支持ユニット２のアーム２４を開くか閉じるかの駆動を行う。このロックユニット４の例が図４に示されているように、駆動部本体４１の中心部に駆動スライド部４２がスライドするように設けられ、モータ４３により第１歯車４４が回転することにより、第１歯車４４と噛み合う中心部の第２歯車４５が回転し、第２歯車４５の内側に形成された雌ねじ状のギヤと駆動スライド部４２の外側に形成された雄ねじ状のギヤ４２ａとの噛み合せにより、駆動スライド部４２を図中左右にスライドさせることができる構造になっている。この駆動スライド部４２の端部４２ｂに、前述のワイヤ１０５の他端部が抜け出ないように保持されている。そのため、このモータ４３の駆動により、ワイヤ１０５を引っ張ったり、押し出したりする制御をすることができる。前述のように、ワイヤ１０５が前方に押し出されたとき（図４に示される状態）ではアーム２４は閉じ、駆動スライド部４２が図中右側にスライドしてワイヤ１０５が引っ張られたときはアーム２４が開く。図４では、モータ４３およびそのモータ４３に連結される第１歯車４４が１個ずつしか見えていないが、実際には、この組も円周方向に３等分して３個ずつ設けられている。このモータ４３の制御は、予めプログラムしておくことにより、起動スイッチ８２（図８参照）を入れたとき各ユニットの動作と連動させて制御することができる。なお、モータ４３は３個の必要はなく、１個でも２個でも、また、４個でも構わないが、ユニットのカプセル自体が小さくてもある程度の駆動力を得るには、３個使用することが好ましい。このロックユニット４は、前述の支持ユニット２の中に設けられてもよい。
【００１６】
自動停止センサ３（第２自動停止センサ３ａも同様）は、たとえば図５に一例が示されるように、基板３１上にホール素子３２が設けられており、そのホール素子３２と磁石３３とを対向させるか、管路内進行装置５０の進行方向に関して一定距離だけ離れた位置で対向するように設置しておき、そのホール素子３２または磁石３３をワイヤ１０５と連結した構成にされている。ワイヤ１０５は、ロックユニット４の駆動スライド部４２と、ホール素子３２または磁石３３を収容する収容部３４との間を連結し、さらに収容部３４と、支持ユニット２のスライド部２７との間を連結している。このような構成にすることにより、たとえば探査ユニット１および支持ユニット２が管路から外に出ると、ロックユニット４によりアーム２４が開かれたときに、支持ユニット２のアーム２４は管路の内壁に当らなくなるため、管路内にある場合よりも大きく開く。その結果、ワイヤ１０５も多く引っ張られるため、管路内でアーム２４が開かれた場合と比べて、前述のホール素子３２と磁石３３との位置関係が変り、ホール素子３２により受信する磁束が変化する。そのため、ホール素子３２による磁束を測定していることにより、管内進行装置が管路を出たことを認識することができる。このホール素子３２により検出する磁束は、随時後述する第１ガイドドライバユニット５ａに送られており、第１ガイドドライバユニット５ａは、磁束の変化により先頭部分が管路の外に出たことを確認したら、直ちに停止する信号を第１ガイドドライバユニット５ａからコントローラユニット８に送り、コントローラユニット８の制御部８０はバッテリーユニット９の電源をオフにすることができるような構成になっている。そのため、図１に示されるように、自動停止センサ３と第１ガイドドライバユニット５ａとの間、および第１ガイドドライバユニット５ａとコントローラユニット８および他のガイドドライバユニット５ｂ〜５ｄとの間は、配線１０８により接続されている。この配線１０８は、各ユニットの外側に沿わすこともできるし、前述のワイヤ１０５のように、連結手段１０の内部を通すこともできる。
【００１７】
第１ガイドドライバユニット５ａ（第２〜第４ガイドドライバユニット５ｂ〜５ｄもほぼ同じ構成）は、構成例が図示されていないが、たとえば前述の構造のカプセル１００内に基板が設けられ、その基板上に回路が形成されて、たとえば前述の自動停止センサ３からの磁束のデータを受け取り、そのデータが予め設定された磁束の値と比較をして、そのデータが所定値を下回ったときに、たとえば先頭のユニットが管路から出たという判断をして、その停止信号を後述するコントローラユニット８に送るように構成されている。すなわち、本発明では、第１ガイドドライバユニット５ａ、第２ガイドドライバユニット５ｂなどとコントローラユニット８とで制御を分担してコントローラユニット８の制御部８０は起動スイッチ８２（図８参照）のオンオフを主任務としているため、地上の制御部８０に信号を送って、地上から制御する必要がなく、管路内進行装置５０内だけで支持ユニット２が管路から出たことを自動停止センサ３により感知したとき、第１ガイドドライバユニット５ａによりスイッチをオフにする信号をコントローラユニット８に送信するだけで、起動スイッチ８２を即座にオフすることができ、非常に早い応答で処理をすることができる。そのため、いずれかのガイドドライバユニット５ａ、５ｂは、探査ユニット１、支持ユニット２、駆動ユニット７とも電気的に接続され、バッテリーユニット９からの電力は、コントローラユニット８および第１および第２のガイドドライバユニット５ａ、５ｂを介して、探査ユニット１、支持ユニット２、駆動ユニット７および検出ユニット６に供給される。このガイドドライバユニット５ａ〜５ｄは、１個でも構わないが、前述のように、小さいユニット内に配設し、速い応答をするためには、できるだけ制御の必要があるユニットごとに設けられることが好ましい。
【００１８】
曲管センサ（検出ユニット）６（第２曲管センサ６ａも同様）は、たとえば図６に示されるように、カプセル１００の内部に固定された基板６１上にホール素子６２が固定され、そのホール素子６２と対向するように磁石６３が磁石固定部６４を介して連結手段１０の球状部１０２に固着されている。また、図６では、カプセル１００の断面図が示されており、基板６１などをカプセル１００内に配設した後に残りの半球部分をネジなどで固着する構造になっている。このような構造にすることにより、たとえばカプセル１００が曲がり角を越えて進み、後ろ側の連結手段１０がまだ曲がり角を曲がっていない場合には、図６に示される状態から、右側の連結手段１０はそのままの方向で、左側の連結手段１０およびカプセル１００の部分が下側を向く。そうすると、極端な場合、基板６１と磁石６３とは対向状態から直角方向の位置関係になる。そのため、ホール素子６２で検知する磁束は大きく減少し、管路が曲がっており、その曲がり部分を通過中であることを検出することができる。この曲がりの検出は、９０°の曲がりではなく、鈍角の曲がりでも、その曲がりの程度に応じてホール素子６２により検出する磁束の強さが変化するため、どの程度の曲がりかも検出することができる。この曲がりの判断は、第２ガイドドライバユニット５ｂにより判断される。すなわち、曲管センサ６により検出した磁束の大きさを、予め設定した基準値と比較することにより、所定値よりも小さければ曲がりを通過したという判断をすることができる。また、管路内進行装置５０を駆動してから、駆動ユニット７における蠕動運動の回数をカウントし記憶する場合、曲がりが検出されたカウント数により、どの位置で管路内に曲がりがあったかを判断することができる。また、検出された磁束の大きさに応じて、どの程度の角度の曲がりを通過したかを記録することもできる。このように、曲管センサ６により管路の延びる方向を検出することができる。
【００１９】
このような管路の曲がりを検出していくことにより、たとえば管路内部の異常が探査ユニット１により見つかった場合に、その異常が見つかった場所の検査開始からの時間（または蠕動運動のカウント数）と、その検査開始からの時間で曲がりがいくつあるかにより、その異常があった部分の場所を検査終了後に特定することができる。すなわち、地上でカメラからの映像を検出しながら制御していると、長い管路の場合には、相互の通信時間がかかり、必ずしも正確な場所を特定したり、即座の停止などの処理を行ったりすることができないが、本発明では、そのデータを隣接する第２ガイドドライバユニット５ｂに送り、そのデータを第２ガイドドライバユニット５ｂに記憶すると共に、曲がりによる異常があれば、直ちにコントローラユニット８と配線１０８を介して信号連絡をすることができ、その異常に基づく処理をすることができる。そのため、非常に早くて正確な応答をすることができる。
【００２０】
駆動ユニット７（第２駆動ユニット７ａも同様）は、前述の各ユニットを前進または後進させるための駆動部を司っている。すなわち、たとえば図７に示されるように、本体７１の中心部に突出および引っ込み（収納）ができるようにストローク部７２が設けられており、前述のロックユニット４と同様に３個のモータ７３により第１歯車７４を介して第２歯車７５を駆動させることにより、ストローク部７２を図中左右にスライドできるように構成されている。管路内進行装置５０の進行方向に対して後側の第２支持ユニット２ａのアーム２４を開いて管壁と係合させたうえで、このストローク部７２を突出させることにより、駆動ユニット７の前方にある隣り合うユニットを前に押し出す。その状態で、前側の支持ユニット２のアーム２４を開いて管壁と係合させ、バックしないように支持しながら、後側の第２支持ユニット２ａのアーム２４を閉じたうえ、モータ７３を逆回転させることにより、本体７１が前方に移動してストローク部７２が引っ込んだ（収納した）状態になる。この際、駆動ユニット７より後方にある隣り合うユニットも連結手段１０により連結されているため、前方に引っ張られて全体のユニットを前進させることができる。この前進・後進の具体的方法に関しては、後で詳細に説明をする。そのため、この駆動ユニット７のストローク部７２の突出または収納を制御することにより他のユニットも押されたり引っ張られたりして、前進または後進をすることができる。
【００２１】
コントローラユニット（メインコントローラ）８は、ガイドドライバユニットを制御する制御部８０、および図８に示されるような制御部８０の起動スイッチ（メインスイッチ）８２を有している。制御部８０は、起動スイッチ８２が操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、支持ユニット２が管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するように動作する。この制御部８０は、第１〜第４ガイドドライバユニット５ａ〜５ｄとも配線１０８により接続されており、第１〜第４ガイドドライバユニット５ａ〜５ｄからの信号に基づいて、スイッチ機能などを制御するように図示しない回路が基板８１に形成されている。起動スイッチ８２は、たとえば動作開始時にオンにするもので、図８に示されるように、基板８１上に設けられた起動スイッチ８２を上側から押すことにより、突起部８３が起動スイッチ８２のボタンを押してオンにできる構造のものが用いられているが、このような構造に限らず、リモート制御するスイッチにすることもできる。このようなリモート制御のスイッチにすれば、後述する後スイッチ８ａも不要になる。なお、図示されていないが、このコントローラユニット８には、ＬＥＤが設けられており、起動スイッチ８２をオンにすると、ＬＥＤが３回点滅する構造になっている。
【００２２】
バッテリーユニット（第２バッテリーユニット９ａも同様）９は、図示はされていないが、前述のようなカプセル１００内にバッテリーを内蔵することにより構成されている。このバッテリーとしては、所望の電圧が得られる種々の電池を使用することができる。図１に示されるような構成で管路内進行装置５０を形成する場合、探査ユニット１からコントローラユニット８までの各ユニットの電源として前方のバッテリーユニット９が用いられ、第２バッテリーユニット９ａがそれより後方の各ユニットに電源を供給するように構成されている。
【００２３】
図１に示される例では、装置の最後尾に後スイッチ８ａが設けられているが、これは装置の進行を開始する際にマニュアルでオンさせるために、装置を管路内に設置した後に装置全体を起動させるためのスイッチで、前述のように、リモート制御によりオンさせる構成にすれば、この後スイッチ８ａはなくてもよい。また、図１には示されていないが、最後尾側に第２探査ユニットを設けることによりバックしながら再度検査をすることができる。また、探査しないで戻す場合には、図１に示される構成で、そのままバックさせることもできる。この装置の動作については後述する。
【００２４】
なお、第２支持ユニット２ａと第２ロックユニット４ａは必要であるが、他のバッテリーユニット９より後ろの各ユニットはなくてもよい。逆に、さらに他の検査項目がある場合には、その各機能を有する検出ユニットを設けることができ、その場合、その機能ごとにガイドドライバユニットを設けることが、小さなユニットにより確実に制御を行うことができる点で好ましい。
【００２５】
つぎに、この管路内進行装置５０の動作について、図９〜１２を参照しながら説明をする。
【００２６】
まず、図１０にフローチャートが示されるように、スイッチ（ＳＷ）をオン（ＯＮ）にして電源を投入する（Ｓ１）。プログラム上の流れとしては、前スイッチ（コントローラユニット８の起動スイッチ８２）がオンであるか否かをチェックし（Ｓ２）、オンであれば（ＹＥＳ）、後スイッチ８ａがオンであるかをチェックし（Ｓ３）、オンであれば（ＹＥＳ）スイッチ受付の工程に進む（Ｓ４）。いずれかのスイッチでオンになっていなければ（ＮＯ）、オンになるまでステップＳ２およびＳ３を繰り返す。
【００２７】
スイッチ受付の工程（Ｓ４）は、両スイッチがオンにされることにより、いわゆる初期化が行われることを意味し、図１１に示されるように、つぎの状態になる。すなわち、スイッチがオンであることは、ＬＥＤの点滅が３回行われることにより確認でき（Ｓ４１）、全てのデータはクリアされる（Ｓ４２）。また、支持ユニット２および第２支持ユニット２ａのアーム２４が閉じた状態、すなわち、ロックユニット４および第２ロックユニット４ａの駆動スライド部４２が押し出された状態で停止（オフに）されている。さらに、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａは、共に収納した状態で、停止（オフに）されている（Ｓ４３）。なお、この状態では、曲管センサ６（第２曲管センサ６ａ）、自動停止センサ３（第２自動停止センサ３ａ）も、動作しないオフ状態になっている。この状態で管路内にセットされて、第２支持ユニット２ａが作動可能、すなわち第２支持ユニット２ａのアーム２４ａが開いた場合に管路の内壁に係合できる状態で、かつ、後スイッチ８ａが操作できる状態にセットする。
【００２８】
その後、後スイッチ８ａがオンにされているかを確認し（Ｓ５）、後スイッチ８ａがオンであれば（ＹＥＳ）、ＬＥＤが３回点滅してオンであることを表示する（Ｓ６）。オンになっていなければ（ＮＯ）、オンになるまで確認を繰り返す。ＬＥＤが点滅すれば、管路内の検査の動作に入る（Ｓ７）。
【００２９】
つぎに、動作について図９および図１２を参照しながら説明する。なお、図９では、支持ユニット２、駆動ユニット７、第２駆動ユニット７ａおよび第２支持ユニット２ａを主体に説明し、他のユニットは省略してある。まず、図９（ａ）に示されるように、支持ユニット２のアーム２４は閉じた状態で、第２支持ユニット２ａのアーム２４ａを開いた状態にする（Ｓ７１）。なお、この際、アーム２４ａが管路内にきっちり係合しているかどうかを確認するために、第２自動停止センサ３ａは不作動であることをチェックする。第２自動停止センサ３ａが作動している場合、アーム２４ａが管路内に係合できていないため、管路内進行装置５０が停止してしまうからである。つぎに、図９（ｂ）に示されるように、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２、７２ａを突出させる（Ｓ７２）。突出した状態で駆動ユニット７のモータ７３を一旦オフにする。このストローク部７２、７２ａを突出させた回数を初期化された状態からカウントアップ（ＵＰ）する（Ｓ７３）。つぎに、図９（ｃ）に示されるように、支持ユニット２のアーム２４を開き（Ｓ７４）、第２支持ユニット２ａのアーム２４ａを閉じる（Ｓ７５）。その後、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２、７２ａを収納する動作をさせると、支持ユニット２のアーム２４がストッパとなって後ろに戻れないため、ストローク部７２の突出分だけ駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａが前進し、同様にストローク部７２ａの突出分だけ第２支持ユニット２ａが前進してストローク部７２、７２ａが収納され、全体のユニットが前進する。この動作を繰り返すことにより、駆動ユニット７のストローク部７２および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２ａの長さの合計分ずつ前進することができ、蠕動する。
【００３０】
この蠕動を繰り返して、探査ユニット１により管壁の状況を検出しながら進み、曲管センサ６が作動したか否かを調べる（Ｓ８）。曲管センサ６がオンのとき（ＹＥＳ）曲管動作をする（Ｓ９）。曲管動作は、曲管センサ６のオンデータを測定データカウントにマークすることにより行う。このときの駆動ユニット７のインチング（１ストローク分の前進の回数）をｎインチングとして同時に記録する。その後は動作ステップＳ７に戻り、動作を続ける。曲管センサ６がオンでない場合（ＮＯ）、進行を続け異常の有無を検査し（Ｓ１０）、異常がある場合（ＹＥＳ）、スタンバイ（Ｓ１４）に飛んで停止する（Ｓ１５）。異常とは、たとえば一定時間内に自動停止センサ３が作動した場合、すなわちまだ管路を出る時間ではないのに自動停止センサ３が作動した場合は完全異常と見なして終了させる。また、曲管センサ６がｎストローク以上作動し続けたら、すなわち曲管センサ６が、同じ場所をぐるぐる回っているような曲がりを検出している場合は異常と見なす。この場合、ｔ時間後再起動させる。しかし、２回目の異常が発生したら、完全に異常と見なして停止へ向かわせる。異常がない場合（ＮＯ）、自動停止センサ３がオンしているかをチェックする（Ｓ１１）。自動停止センサ３がオンになっていないとき（ＮＯ）、ステップＳ７に戻り動作を繰り返す。自動停止センサ３がオンになっているとき（ＹＥＳ）、停止状態に入る（Ｓ１２）。停止状態では、支持ユニット２および第２支持ユニット２ａのアーム２４、２４ａが開の状態で電源がオフになる。その後、コントローラユニット８の起動スイッチ（前ＳＷ）８２をオンにし（Ｓ１３）、オンであれば（ＹＥＳ）データを除いた他の部分がスタンバイ状態になり（Ｓ１４）、起動スイッチ８２のＬＥＤが３回点滅して取出し可能となって停止する（Ｓ１５）。起動スイッチ８２がオンでなければ（ＮＯ）オンになるまで待機する。
【００３１】
なお、スタート時の工程で、作動異常が発生した場合、支持ユニット２、第２支持ユニット２ａのアーム２４、２４ａが閉じた状態で、駆動ユニット７のストローク部７２を収納した状態で電源をオフにする。この場合、管路内進行装置５０そのものは、水流に流れやすい状態で停止させて、管路内の水流等により回収する。
【００３２】
以上のように、本発明によれば、第１〜第４のガイドドライバユニット５ａ〜５ｄが設けられているため、制御部８０で集中的に制御する必要がなく、各ユニットの近傍でその検出情報に基づいて直ちにその制御をすることができる。さらに、それぞれのガイドドライバユニットにより、個々の制御をすることができるため、その制御回路を小さくすることができ、カプセル自体を小さくすることができ、細い管路にも適用できる管内進行装置にすることができる。しかし、ガイドドライバユニットは、検出ユニットごとに設ける必要はなく、複数の検出ユニットの制御を受けもつことができる。そのため、ガイドドライバユニットは、１つですむ場合もある。
【符号の説明】
【００３３】
１ 探査ユニット
２ 支持ユニット
２ａ 第２支持ユニット
３ 自動停止センサ
３ａ 第２自動停止センサ
４ ロックユニット
４ａ 第２ロックユニット
５ａ〜５ｄ 第１ないし第４ガイドドライバユニット
６ 曲管センサ（検出ユニット）
６ａ 第２曲管センサ（検出ユニット）
７ 駆動ユニット
７ａ 第２駆動ユニット
８ コントローラユニット
８ａ 後スイッチ
９ バッテリーユニット
９ａ 第２バッテリーユニット
１０ 連結手段
２４ アーム
３２、６２ ホール素子
３３、６３ 磁石
４２ 駆動スライド部
５０ 管路内進行装置
７２ ストローク部
８０ 制御部
８２ 起動スイッチ
１００ カプセル
１０１ 棒状部
１０２ 球状部
１０３ 球状凹部
１０５ ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパーごみ発電プラントのスーパーヒータ配管や、ガス配管、配水管、さらには体腔内などを自走して、管内の状況を検査することができる管路内進行装置に関する。さらに詳しくは、外部から離れた距離にある管路内でも、外部から遠隔操作をすることなく、確実に管路内の検査をすることができる管路内進行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガス配管などの細い配管内を移動しながら配管の内壁などを点検する配管内進行装置としては、たとえば通信、位置決め、肉厚測定などの機能を分散してそれぞれ球状のカプセルに収納し、それらカプセルを相互に可撓的に連結し、連結されたカプセル間の距離を一定のシーケンス制御で伸縮できるようにして、前進・後退するようにした配管内移動ロボットが知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
この配管内移動ロボットは、たとえば図１３に示されるように、通過断面積の小さい管内を通過できるように、たとえば通信、検査、位置決め、移動などの各機能を分散させたカプセルａ1〜ａNを連結手段ｂ1〜ｂN-1により鎖状に連結して、地中に埋設された管路１０００内に設置し、地表ステーション２０００からの指令により、管路１０００の適宜箇所の肉厚などを測定し、送受信機３０００を介してそのデータを地表ステーション２０００に送信するなどの処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−３６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のようなカメラなどにより管路内の探査を行う自走式の管路内進行装置は知られている。この管路内進行装置は、カメラなどから得られる管路１０００内の情報を管路外にある地表ステーション２０００内のオペレータコンソールなどの制御部へ送り、その情報を基に制御部が進行方向などの指示を、送受信機３０００を介して出すことによって、管路１０００内の進行が制御されている。しかし、このような管路内進行装置では、管路１０００内の状況を検出する部位（たとえばカプセルａ1）と制御部とが離れており、また、制御部に様々な制御を行わせているため、制御に時間がかかるうえ、人の操作により制御部に指示を出す必要があるため、管路１０００内の状況に瞬時に対応して進行することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、遠隔操作を必要とせず、しかも細い管路内でも種々の検査を行うことができ、応答が速く、かつ、人手を要することのない自走式の管路内進行装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の管路内進行装置は、複数のユニットを揺動可能に連結した管路内進行装置であって、前記複数のユニットは、
管路の壁面の状態を検出する探査ユニットと、
管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニットと、
隣り合うユニットを前進または後退させる駆動力を発生する駆動ユニットと、
前記管路の延びる方向を検出する検出ユニットと、
前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットと、
前記ガイドドライバユニットを制御する制御部、および前記制御部の起動スイッチを有するコントローラユニットと、
前記コントローラユニットおよび前記ガイドドライバユニットを経由して、前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに電力を供給するバッテリーユニットとを含むように構成されており、
前記制御部は、前記起動スイッチが操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、前記支持ユニットが管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するようにされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
探査ユニット、支持ユニット、駆動ユニットおよび検出ユニットにそれぞれ接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットを有していることにより、ガイドドライバユニットに接続された各ユニットから得られる情報によってガイドドライバユニットが単独でユニットを制御するため、制御部は各ユニットを個別に制御する必要がなく、管路内の状況に瞬時に対応して進行することが可能となる。また、起動スイッチの操作によって管路内の進行制御および探査制御が開始され、支持ユニットが管路の外へ出たときに自動的に管路内の進行制御および探査制御が停止するように制御されるため、外部と通信して制御することなく管路内の自走が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の管路内進行装置の一実施形態の構成図である。
【図２】図１に示される管路内進行装置の各ユニット間を接続する接続手段の一例を示す図である。
【図３】図１に示される装置の支持ユニットの具体的構成例を示す図で、アームが閉じた状態と開いた状態を示す断面説明図である。
【図４】図１に示される装置の支持ユニットのアームの動作を制御するロックユニットの一例を示す説明図である。
【図５】図１に示される装置の自動停止センサの一例を示す説明図である。
【図６】図１に示される装置の曲管センサの一例を示す説明図である。
【図７】図１に示される装置の駆動ユニットの一例を示す説明図である。
【図８】図１に示される装置のコントローラユニットに設けられる起動スイッチの一例を示す説明図である。
【図９】図１に示される装置の支持ユニットと駆動ユニットを用いて、各ユニットを蠕動させる動作の一例を示す説明図である。
【図１０】図１に示される装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のＳＷ受付ステップをさらに説明するフローチャートである。
【図１２】図１０の動作のステップをさらに説明するフローチャートである。
【図１３】従来の配管内進行装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、添付図面を参照しながら、本発明の管路内進行装置を詳細に説明する。
【００１１】
本発明の管路内進行装置５０は、図１にその一実施形態の構成例が示されるように、各機能を分担した複数のユニット１〜９（３ａなどアルファベットの付加されたものを含む）が揺動可能に連結手段１０により連結され、蠕動運動をしながら管内を進行して、管路内の異常などを検出するように構成されている。図１に示される例では、たとえば管路の壁面の状態を検出する探査ユニット１と、管路の内壁と係合したり、その係合を解除したりする支持ユニット２と、管路内進行装置５０が管路内から出たときに管路内進行装置５０の駆動を自動的に停止させる自動停止センサ３と、支持ユニット２のアームを制御するロックユニット４と、自動停止センサ３に電気的に接続される第１ガイドドライバユニット５ａと、管路の延びる方向を検出する曲管センサ（検出ユニット）６と、曲管センサ（検出ユニット）６に電気的に接続される第２ガイドドライバユニット５ｂと、各ユニットを前進または後進させる駆動力を発生する駆動ユニット７と、各ユニットを制御し、起動スイッチを有するコントローラユニット（メインコントローラ）８と、各ユニットに電力を供給するバッテリーユニット９とを有している。さらに、これらのユニットを逆に接続した構成の、第２バッテリーユニット９ａ、第２駆動ユニット７ａ、第３ガイドドライバユニット５ｃ、第２曲管センサ（検出ユニット）６ａ、第４ガイドドライバユニット５ｄ、第２ロックユニット４ａ、第２自動停止センサ（検出ユニット）３ａ、第２支持ユニット２ａ、および後スイッチ８ａとが、バッテリーユニット９の後につながるように構成されている。なお、図示されていないが、後スイッチ８ａの先端にさらに第２探査ユニットを接続して、逆進するように構成することもできるし、探査ユニット１の後ろ側（探査ユニット１と支持ユニット２との間）に管路内を転がりやすくするための車輪のようなガイドローラユニット（図示せず）を別途設けることもできる。
【００１２】
これらの各ユニットの多くは、たとえば図２に示されるように、硬質プラスティックで形成された球状体で動きやすく形成されたカプセル１００の内部にカメラとか、検査部品とか、モータなどを含むアクチュエータなどが配設されている。これらの各ユニットは、たとえば連結手段１０により連結されている。この連結手段１０は、たとえば棒状部１０１の両端に球状部１０２が形成された鉄アレイのような形状をしたもので、各ユニットの連結部１０４に形成される球状凹部１０３内に嵌合されることにより、球状凹部１０３と連結手段１０の球状部１０２とは相対的に自由に回転できるように形成されている。このように、球状部１０２と球状凹部１０３との嵌合構造にしているため、連結されるユニットは相互に揺動しながら、すなわち連結されるユニット同士が直線状に配列していなくて、管路の曲がりに応じて、その曲がった方向にも連結しながら進行することができる。また、各ユニットは機能が分散化されているため、後述するように、駆動部と実際に駆動される部分とが別のユニットに形成されており、その駆動力を別のユニットに伝達するワイヤ１０５などはこの連結手段１０の内部を貫通して連結されるように形成されている。
【００１３】
探査ユニット１は、管路内進行装置５０の先頭に設けられ、たとえば内視鏡の先端と同様の構成で、カメラなどが搭載され、管路内を管路に沿って進行しながら管路の内壁の損傷等の状態を検出し、その写真や映像のデータを探査ユニット１内に有するメモリなどに保存する。
【００１４】
支持ユニット２（第２支持ユニット２ａも同様）は、各ユニットを蠕動させるための管路内部での滑り止め的な機能（係合）を有するもので、たとえば図３に示されるように、両端部に形成された前後のユニットとの連結部２１、２２の間に本体２３が固定されると共に、アーム２４が支点２５の周りに回動して外側に開いたり（図３（ｂ）参照）、図３（ａ）に示されるように閉じた状態になったりするように形成されている。後述するロックユニット４が駆動され、ワイヤ１０５が引っ張られることにより、アーム２４の支点２５が設けられたスライド部２７が図中右方向にスライドしてスプリング２６が縮まる。スライド部２７のスライドにより、公知のリンク機構により、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、支点２５を中心にアーム２４が外側に開く。このとき、管路は細いため、開いたアーム２４は管路の内壁に当り、内壁と係合される。すなわち、アーム２４が管路の内壁に当接した後も、ワイヤ１０５が引っ張られ、アーム２４にさらに外側に開こうとする力が加わり、引張り余力を残した状態でアーム２４が管路の内壁に当って止まるため、支持ユニット２は管路の内壁に係合される。一方、ワイヤ１０５の引っ張り力が解除されると、スプリング２６が伸びてスライド部２７およびアーム２４が元に戻るように形成されている。その結果、アーム２４の開閉により、内壁と係合したり、その係合を解除したりすることができる。なお、このアーム部２４を用いて蠕動運動をする動作については、後述する。アーム２４は、図３（ａ）では１個しか見えていないが、たとえば円周方向に３等分した１２０°間隔で３個形成することができる。しかし、その個数には限定されない。このアーム２４は、いわば蠕動運動するときの滑り止めとするもので、少なくとも複数個、好ましくは３個以上設けられていることが安定性の点から好ましい。連結部２１、２２には、前述のカプセル１００の連結部と同様の球状凹部１０３が形成されており、その球状凹部１０３に連結手段１０の球状部１０２が嵌め合されて、各ユニットが揺動できる（種々の方向に曲がる）ようになっている。
【００１５】
ロックユニット４（第２ロックユニット４ａも同様）は、この支持ユニット２のアーム２４を開くか閉じるかの駆動を行う。このロックユニット４の例が図４に示されているように、駆動部本体４１の中心部に駆動スライド部４２がスライドするように設けられ、モータ４３により第１歯車４４が回転することにより、第１歯車４４と噛み合う中心部の第２歯車４５が回転し、第２歯車４５の内側に形成された雌ねじ状のギヤと駆動スライド部４２の外側に形成された雄ねじ状のギヤ４２ａとの噛み合せにより、駆動スライド部４２を図中左右にスライドさせることができる構造になっている。この駆動スライド部４２の端部４２ｂに、前述のワイヤ１０５の他端部が抜け出ないように保持されている。そのため、このモータ４３の駆動により、ワイヤ１０５を引っ張ったり、押し出したりする制御をすることができる。前述のように、ワイヤ１０５が前方に押し出されたとき（図４に示される状態）ではアーム２４は閉じ、駆動スライド部４２が図中右側にスライドしてワイヤ１０５が引っ張られたときはアーム２４が開く。図４では、モータ４３およびそのモータ４３に連結される第１歯車４４が１個ずつしか見えていないが、実際には、この組も円周方向に３等分して３個ずつ設けられている。このモータ４３の制御は、予めプログラムしておくことにより、起動スイッチ８２（図８参照）を入れたとき各ユニットの動作と連動させて制御することができる。なお、モータ４３は３個の必要はなく、１個でも２個でも、また、４個でも構わないが、ユニットのカプセル自体が小さくてもある程度の駆動力を得るには、３個使用することが好ましい。このロックユニット４は、前述の支持ユニット２の中に設けられてもよい。
【００１６】
自動停止センサ３（第２自動停止センサ３ａも同様）は、たとえば図５に一例が示されるように、基板３１上にホール素子３２が設けられており、そのホール素子３２と磁石３３とを対向させるか、管路内進行装置５０の進行方向に関して一定距離だけ離れた位置で対向するように設置しておき、そのホール素子３２または磁石３３をワイヤ１０５と連結した構成にされている。ワイヤ１０５は、ロックユニット４の駆動スライド部４２と、ホール素子３２または磁石３３を収容する収容部３４との間を連結し、さらに収容部３４と、支持ユニット２のスライド部２７との間を連結している。このような構成にすることにより、たとえば探査ユニット１および支持ユニット２が管路から外に出ると、ロックユニット４によりアーム２４が開かれたときに、支持ユニット２のアーム２４は管路の内壁に当らなくなるため、管路内にある場合よりも大きく開く。その結果、ワイヤ１０５も多く引っ張られるため、管路内でアーム２４が開かれた場合と比べて、前述のホール素子３２と磁石３３との位置関係が変り、ホール素子３２により受信する磁束が変化する。そのため、ホール素子３２による磁束を測定していることにより、管内進行装置が管路を出たことを認識することができる。このホール素子３２により検出する磁束は、随時後述する第１ガイドドライバユニット５ａに送られており、第１ガイドドライバユニット５ａは、磁束の変化により先頭部分が管路の外に出たことを確認したら、直ちに停止する信号を第１ガイドドライバユニット５ａからコントローラユニット８に送り、コントローラユニット８の制御部８０はバッテリーユニット９の電源をオフにすることができるような構成になっている。そのため、図１に示されるように、自動停止センサ３と第１ガイドドライバユニット５ａとの間、および第１ガイドドライバユニット５ａとコントローラユニット８および他のガイドドライバユニット５ｂ〜５ｄとの間は、配線１０８により接続されている。この配線１０８は、各ユニットの外側に沿わすこともできるし、前述のワイヤ１０５のように、連結手段１０の内部を通すこともできる。
【００１７】
第１ガイドドライバユニット５ａ（第２〜第４ガイドドライバユニット５ｂ〜５ｄもほぼ同じ構成）は、構成例が図示されていないが、たとえば前述の構造のカプセル１００内に基板が設けられ、その基板上に回路が形成されて、たとえば前述の自動停止センサ３からの磁束のデータを受け取り、そのデータが予め設定された磁束の値と比較をして、そのデータが所定値を下回ったときに、たとえば先頭のユニットが管路から出たという判断をして、その停止信号を後述するコントローラユニット８に送るように構成されている。すなわち、本発明では、第１ガイドドライバユニット５ａ、第２ガイドドライバユニット５ｂなどとコントローラユニット８とで制御を分担してコントローラユニット８の制御部８０は起動スイッチ８２（図８参照）のオンオフを主任務としているため、地上の制御部８０に信号を送って、地上から制御する必要がなく、管路内進行装置５０内だけで支持ユニット２が管路から出たことを自動停止センサ３により感知したとき、第１ガイドドライバユニット５ａによりスイッチをオフにする信号をコントローラユニット８に送信するだけで、起動スイッチ８２を即座にオフすることができ、非常に早い応答で処理をすることができる。そのため、いずれかのガイドドライバユニット５ａ、５ｂは、探査ユニット１、支持ユニット２、駆動ユニット７とも電気的に接続され、バッテリーユニット９からの電力は、コントローラユニット８および第１および第２のガイドドライバユニット５ａ、５ｂを介して、探査ユニット１、支持ユニット２、駆動ユニット７および検出ユニット６に供給される。このガイドドライバユニット５ａ〜５ｄは、１個でも構わないが、前述のように、小さいユニット内に配設し、速い応答をするためには、できるだけ制御の必要があるユニットごとに設けられることが好ましい。
【００１８】
曲管センサ（検出ユニット）６（第２曲管センサ６ａも同様）は、たとえば図６に示されるように、カプセル１００の内部に固定された基板６１上にホール素子６２が固定され、そのホール素子６２と対向するように磁石６３が磁石固定部６４を介して連結手段１０の球状部１０２に固着されている。また、図６では、カプセル１００の断面図が示されており、基板６１などをカプセル１００内に配設した後に残りの半球部分をネジなどで固着する構造になっている。このような構造にすることにより、たとえばカプセル１００が曲がり角を越えて進み、後ろ側の連結手段１０がまだ曲がり角を曲がっていない場合には、図６に示される状態から、右側の連結手段１０はそのままの方向で、左側の連結手段１０およびカプセル１００の部分が下側を向く。そうすると、極端な場合、基板６１と磁石６３とは対向状態から直角方向の位置関係になる。そのため、ホール素子６２で検知する磁束は大きく減少し、管路が曲がっており、その曲がり部分を通過中であることを検出することができる。この曲がりの検出は、９０°の曲がりではなく、鈍角の曲がりでも、その曲がりの程度に応じてホール素子６２により検出する磁束の強さが変化するため、どの程度の曲がりかも検出することができる。この曲がりの判断は、第２ガイドドライバユニット５ｂにより判断される。すなわち、曲管センサ６により検出した磁束の大きさを、予め設定した基準値と比較することにより、所定値よりも小さければ曲がりを通過したという判断をすることができる。また、管路内進行装置５０を駆動してから、駆動ユニット７における蠕動運動の回数をカウントし記憶する場合、曲がりが検出されたカウント数により、どの位置で管路内に曲がりがあったかを判断することができる。また、検出された磁束の大きさに応じて、どの程度の角度の曲がりを通過したかを記録することもできる。このように、曲管センサ６により管路の延びる方向を検出することができる。
【００１９】
このような管路の曲がりを検出していくことにより、たとえば管路内部の異常が探査ユニット１により見つかった場合に、その異常が見つかった場所の検査開始からの時間（または蠕動運動のカウント数）と、その検査開始からの時間で曲がりがいくつあるかにより、その異常があった部分の場所を検査終了後に特定することができる。すなわち、地上でカメラからの映像を検出しながら制御していると、長い管路の場合には、相互の通信時間がかかり、必ずしも正確な場所を特定したり、即座の停止などの処理を行ったりすることができないが、本発明では、そのデータを隣接する第２ガイドドライバユニット５ｂに送り、そのデータを第２ガイドドライバユニット５ｂに記憶すると共に、曲がりによる異常があれば、直ちにコントローラユニット８と配線１０８を介して信号連絡をすることができ、その異常に基づく処理をすることができる。そのため、非常に早くて正確な応答をすることができる。
【００２０】
駆動ユニット７（第２駆動ユニット７ａも同様）は、前述の各ユニットを前進または後進させるための駆動部を司っている。すなわち、たとえば図７に示されるように、本体７１の中心部に突出および引っ込み（収納）ができるようにストローク部７２が設けられており、前述のロックユニット４と同様に３個のモータ７３により第１歯車７４を介して第２歯車７５を駆動させることにより、ストローク部７２を図中左右にスライドできるように構成されている。管路内進行装置５０の進行方向に対して後側の第２支持ユニット２ａのアーム２４を開いて管壁と係合させたうえで、このストローク部７２を突出させることにより、駆動ユニット７の前方にある隣り合うユニットを前に押し出す。その状態で、前側の支持ユニット２のアーム２４を開いて管壁と係合させ、バックしないように支持しながら、後側の第２支持ユニット２ａのアーム２４を閉じたうえ、モータ７３を逆回転させることにより、本体７１が前方に移動してストローク部７２が引っ込んだ（収納した）状態になる。この際、駆動ユニット７より後方にある隣り合うユニットも連結手段１０により連結されているため、前方に引っ張られて全体のユニットを前進させることができる。この前進・後進の具体的方法に関しては、後で詳細に説明をする。そのため、この駆動ユニット７のストローク部７２の突出または収納を制御することにより他のユニットも押されたり引っ張られたりして、前進または後進をすることができる。
【００２１】
コントローラユニット（メインコントローラ）８は、ガイドドライバユニットを制御する制御部８０、および図８に示されるような制御部８０の起動スイッチ（メインスイッチ）８２を有している。制御部８０は、起動スイッチ８２が操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、支持ユニット２が管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するように動作する。この制御部８０は、第１〜第４ガイドドライバユニット５ａ〜５ｄとも配線１０８により接続されており、第１〜第４ガイドドライバユニット５ａ〜５ｄからの信号に基づいて、スイッチ機能などを制御するように図示しない回路が基板８１に形成されている。起動スイッチ８２は、たとえば動作開始時にオンにするもので、図８に示されるように、基板８１上に設けられた起動スイッチ８２を上側から押すことにより、突起部８３が起動スイッチ８２のボタンを押してオンにできる構造のものが用いられているが、このような構造に限らず、リモート制御するスイッチにすることもできる。このようなリモート制御のスイッチにすれば、後述する後スイッチ８ａも不要になる。なお、図示されていないが、このコントローラユニット８には、ＬＥＤが設けられており、起動スイッチ８２をオンにすると、ＬＥＤが３回点滅する構造になっている。
【００２２】
バッテリーユニット（第２バッテリーユニット９ａも同様）９は、図示はされていないが、前述のようなカプセル１００内にバッテリーを内蔵することにより構成されている。このバッテリーとしては、所望の電圧が得られる種々の電池を使用することができる。図１に示されるような構成で管路内進行装置５０を形成する場合、探査ユニット１からコントローラユニット８までの各ユニットの電源として前方のバッテリーユニット９が用いられ、第２バッテリーユニット９ａがそれより後方の各ユニットに電源を供給するように構成されている。
【００２３】
図１に示される例では、装置の最後尾に後スイッチ８ａが設けられているが、これは装置の進行を開始する際にマニュアルでオンさせるために、装置を管路内に設置した後に装置全体を起動させるためのスイッチで、前述のように、リモート制御によりオンさせる構成にすれば、この後スイッチ８ａはなくてもよい。また、図１には示されていないが、最後尾側に第２探査ユニットを設けることによりバックしながら再度検査をすることができる。また、探査しないで戻す場合には、図１に示される構成で、そのままバックさせることもできる。この装置の動作については後述する。
【００２４】
なお、第２支持ユニット２ａと第２ロックユニット４ａは必要であるが、他のバッテリーユニット９より後ろの各ユニットはなくてもよい。逆に、さらに他の検査項目がある場合には、その各機能を有する検出ユニットを設けることができ、その場合、その機能ごとにガイドドライバユニットを設けることが、小さなユニットにより確実に制御を行うことができる点で好ましい。
【００２５】
つぎに、この管路内進行装置５０の動作について、図９〜１２を参照しながら説明をする。
【００２６】
まず、図１０にフローチャートが示されるように、スイッチ（ＳＷ）をオン（ＯＮ）にして電源を投入する（Ｓ１）。プログラム上の流れとしては、前スイッチ（コントローラユニット８の起動スイッチ８２）がオンであるか否かをチェックし（Ｓ２）、オンであれば（ＹＥＳ）、後スイッチ８ａがオンであるかをチェックし（Ｓ３）、オンであれば（ＹＥＳ）スイッチ受付の工程に進む（Ｓ４）。いずれかのスイッチでオンになっていなければ（ＮＯ）、オンになるまでステップＳ２およびＳ３を繰り返す。
【００２７】
スイッチ受付の工程（Ｓ４）は、両スイッチがオンにされることにより、いわゆる初期化が行われることを意味し、図１１に示されるように、つぎの状態になる。すなわち、スイッチがオンであることは、ＬＥＤの点滅が３回行われることにより確認でき（Ｓ４１）、全てのデータはクリアされる（Ｓ４２）。また、支持ユニット２および第２支持ユニット２ａのアーム２４が閉じた状態、すなわち、ロックユニット４および第２ロックユニット４ａの駆動スライド部４２が押し出された状態で停止（オフに）されている。さらに、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａは、共に収納した状態で、停止（オフに）されている（Ｓ４３）。なお、この状態では、曲管センサ６（第２曲管センサ６ａ）、自動停止センサ３（第２自動停止センサ３ａ）も、動作しないオフ状態になっている。この状態で管路内にセットされて、第２支持ユニット２ａが作動可能、すなわち第２支持ユニット２ａのアーム２４ａが開いた場合に管路の内壁に係合できる状態で、かつ、後スイッチ８ａが操作できる状態にセットする。
【００２８】
その後、後スイッチ８ａがオンにされているかを確認し（Ｓ５）、後スイッチ８ａがオンであれば（ＹＥＳ）、ＬＥＤが３回点滅してオンであることを表示する（Ｓ６）。オンになっていなければ（ＮＯ）、オンになるまで確認を繰り返す。ＬＥＤが点滅すれば、管路内の検査の動作に入る（Ｓ７）。
【００２９】
つぎに、動作について図９および図１２を参照しながら説明する。なお、図９では、支持ユニット２、駆動ユニット７、第２駆動ユニット７ａおよび第２支持ユニット２ａを主体に説明し、他のユニットは省略してある。まず、図９（ａ）に示されるように、支持ユニット２のアーム２４は閉じた状態で、第２支持ユニット２ａのアーム２４ａを開いた状態にする（Ｓ７１）。なお、この際、アーム２４ａが管路内にきっちり係合しているかどうかを確認するために、第２自動停止センサ３ａは不作動であることをチェックする。第２自動停止センサ３ａが作動している場合、アーム２４ａが管路内に係合できていないため、管路内進行装置５０が停止してしまうからである。つぎに、図９（ｂ）に示されるように、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２、７２ａを突出させる（Ｓ７２）。突出した状態で駆動ユニット７のモータ７３を一旦オフにする。このストローク部７２、７２ａを突出させた回数を初期化された状態からカウントアップ（ＵＰ）する（Ｓ７３）。つぎに、図９（ｃ）に示されるように、支持ユニット２のアーム２４を開き（Ｓ７４）、第２支持ユニット２ａのアーム２４ａを閉じる（Ｓ７５）。その後、駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２、７２ａを収納する動作をさせると、支持ユニット２のアーム２４がストッパとなって後ろに戻れないため、ストローク部７２の突出分だけ駆動ユニット７および第２駆動ユニット７ａが前進し、同様にストローク部７２ａの突出分だけ第２支持ユニット２ａが前進してストローク部７２、７２ａが収納され、全体のユニットが前進する。この動作を繰り返すことにより、駆動ユニット７のストローク部７２および第２駆動ユニット７ａのストローク部７２ａの長さの合計分ずつ前進することができ、蠕動する。
【００３０】
この蠕動を繰り返して、探査ユニット１により管壁の状況を検出しながら進み、曲管センサ６が作動したか否かを調べる（Ｓ８）。曲管センサ６がオンのとき（ＹＥＳ）曲管動作をする（Ｓ９）。曲管動作は、曲管センサ６のオンデータを測定データカウントにマークすることにより行う。このときの駆動ユニット７のインチング（１ストローク分の前進の回数）をｎインチングとして同時に記録する。その後は動作ステップＳ７に戻り、動作を続ける。曲管センサ６がオンでない場合（ＮＯ）、進行を続け異常の有無を検査し（Ｓ１０）、異常がある場合（ＹＥＳ）、スタンバイ（Ｓ１４）に飛んで停止する（Ｓ１５）。異常とは、たとえば一定時間内に自動停止センサ３が作動した場合、すなわちまだ管路を出る時間ではないのに自動停止センサ３が作動した場合は完全異常と見なして終了させる。また、曲管センサ６がｎストローク以上作動し続けたら、すなわち曲管センサ６が、同じ場所をぐるぐる回っているような曲がりを検出している場合は異常と見なす。この場合、ｔ時間後再起動させる。しかし、２回目の異常が発生したら、完全に異常と見なして停止へ向かわせる。異常がない場合（ＮＯ）、自動停止センサ３がオンしているかをチェックする（Ｓ１１）。自動停止センサ３がオンになっていないとき（ＮＯ）、ステップＳ７に戻り動作を繰り返す。自動停止センサ３がオンになっているとき（ＹＥＳ）、停止状態に入る（Ｓ１２）。停止状態では、支持ユニット２および第２支持ユニット２ａのアーム２４、２４ａが開の状態で電源がオフになる。その後、コントローラユニット８の起動スイッチ（前ＳＷ）８２をオンにし（Ｓ１３）、オンであれば（ＹＥＳ）データを除いた他の部分がスタンバイ状態になり（Ｓ１４）、起動スイッチ８２のＬＥＤが３回点滅して取出し可能となって停止する（Ｓ１５）。起動スイッチ８２がオンでなければ（ＮＯ）オンになるまで待機する。
【００３１】
なお、スタート時の工程で、作動異常が発生した場合、支持ユニット２、第２支持ユニット２ａのアーム２４、２４ａが閉じた状態で、駆動ユニット７のストローク部７２を収納した状態で電源をオフにする。この場合、管路内進行装置５０そのものは、水流に流れやすい状態で停止させて、管路内の水流等により回収する。
【００３２】
以上のように、本発明によれば、第１〜第４のガイドドライバユニット５ａ〜５ｄが設けられているため、制御部８０で集中的に制御する必要がなく、各ユニットの近傍でその検出情報に基づいて直ちにその制御をすることができる。さらに、それぞれのガイドドライバユニットにより、個々の制御をすることができるため、その制御回路を小さくすることができ、カプセル自体を小さくすることができ、細い管路にも適用できる管内進行装置にすることができる。しかし、ガイドドライバユニットは、検出ユニットごとに設ける必要はなく、複数の検出ユニットの制御を受けもつことができる。そのため、ガイドドライバユニットは、１つですむ場合もある。
【符号の説明】
【００３３】
１ 探査ユニット
２ 支持ユニット
２ａ 第２支持ユニット
３ 自動停止センサ
３ａ 第２自動停止センサ
４ ロックユニット
４ａ 第２ロックユニット
５ａ〜５ｄ 第１ないし第４ガイドドライバユニット
６ 曲管センサ（検出ユニット）
６ａ 第２曲管センサ（検出ユニット）
７ 駆動ユニット
７ａ 第２駆動ユニット
８ コントローラユニット
８ａ 後スイッチ
９ バッテリーユニット
９ａ 第２バッテリーユニット
１０ 連結手段
２４ アーム
３２、６２ ホール素子
３３、６３ 磁石
４２ 駆動スライド部
５０ 管路内進行装置
７２ ストローク部
８０ 制御部
８２ 起動スイッチ
１００ カプセル
１０１ 棒状部
１０２ 球状部
１０３ 球状凹部
１０５ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のユニットを揺動可能に連結した管路内進行装置であって、前記複数のユニットは、
管路の壁面の状態を検出する探査ユニットと、
管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニットと、
隣り合うユニットを前進または後退させる駆動力を発生する駆動ユニットと、
前記管路の延びる方向を検出する検出ユニットと、
前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットと、
前記ガイドドライバユニットを制御する制御部、および前記制御部の起動スイッチを有するコントローラユニットと、
前記コントローラユニットおよび前記ガイドドライバユニットを経由して、前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに電力を供給するバッテリーユニットとを含むように構成されており、
前記制御部は、前記起動スイッチが操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、前記支持ユニットが管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するようにされていることを特徴とする管路内進行装置。
【請求項１】
複数のユニットを揺動可能に連結した管路内進行装置であって、前記複数のユニットは、
管路の壁面の状態を検出する探査ユニットと、
管路の内壁と係合したり、解除したりする支持ユニットと、
隣り合うユニットを前進または後退させる駆動力を発生する駆動ユニットと、
前記管路の延びる方向を検出する検出ユニットと、
前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに接続される少なくとも一つのガイドドライバユニットと、
前記ガイドドライバユニットを制御する制御部、および前記制御部の起動スイッチを有するコントローラユニットと、
前記コントローラユニットおよび前記ガイドドライバユニットを経由して、前記探査ユニット、前記支持ユニット、前記駆動ユニットおよび前記検出ユニットに電力を供給するバッテリーユニットとを含むように構成されており、
前記制御部は、前記起動スイッチが操作されたときに管路内の進行制御および探査制御を開始し、前記支持ユニットが管路外へ出たときに管路内の進行制御および探査制御を停止するようにされていることを特徴とする管路内進行装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２０４７８（Ｐ２０１２−２２０４７８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０３０７（Ｐ２０１１−９０３０７）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（３９００００９９６）株式会社ハイレックスコーポレーション (362)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（３９００００９９６）株式会社ハイレックスコーポレーション (362)
【Ｆターム（参考）】
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