JP6366315B2

JP6366315B2 - Carriage carriage

Info

Publication number: JP6366315B2
Application number: JP2014060496A
Authority: JP
Inventors: 田村　至; 至田村
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: JP2015182594A

Description

本発明は、地中に埋設されたガス管、水道管、及び地上のプラント配管等の配管内面欠陥を検査及び補修する目的のために、配管の内部を走行する管内走行台車に関する。 The present invention relates to an in-pipe traveling carriage that travels inside a pipe for the purpose of inspecting and repairing pipe inner surface defects such as gas pipes, water pipes, and ground plant pipes buried in the ground.

埋設配管を露出する際の作業時間や作業コストを回避できることから、地面を掘削せずに配管検査を実施することができる管内走行台車が提案されている。このような管内走行台車では、直線的に延びている配管や緩やかな湾曲している配管での走行性はおおむね良好である。しかしながら、配管にドレッサ形管継手など接続部が介装されている場合、その領域において配管は小径部と大径部を有し、その結果、内周面に段差が生じる。このような領域では、管内走行台車の走行性は悪くなる。 Since it is possible to avoid the work time and work cost when exposing the buried pipe, an in-pipe traveling carriage capable of performing pipe inspection without excavating the ground has been proposed. In such an in-pipe traveling carriage, traveling performance with a straight extending pipe or a gently curved pipe is generally good. However, when a connecting portion such as a dresser type pipe joint is interposed in the pipe, the pipe has a small diameter portion and a large diameter portion in that region, and as a result, a step is generated on the inner peripheral surface. In such a region, the traveling performance of the in-pipe traveling carriage is deteriorated.

例えば、ドレッサ形管継手が装着されているような配管領域、つまり小径部と大径部を有する配管領域において、その窪み（大径部）に駆動ローラが落ち込んでも簡単に脱出できる管内走行台車が、特許文献１によって提案されている。この管内走行台車の台車本体には、上下・左右の１対の４つの支脚が相互に円周方向に９０度だけ位置をずらして取り付けられており、それぞれの先端には、駆動ローラ（駆動車輪）や舵取輪が設けられている。支脚は、駆動ローラや舵取輪が管内周面に対して遠近変位するように搖動可能である。さらに、駆動ローラの進行方向側に、上下方向に変位可能な作動部材が設けられている。当該作動部材の端部には車輪が設けられている。この管内走行台車では、支脚が閉じ方向に搖動するに伴って、作動部材の車輪は管内周面に向かって変位させられる。つまり、作動部材は、支脚の揺動によって台車本体を持ち上げるジャッキ機能を有する。台車本体の走行中に駆動ローラが段差を有する窪みに落ち込んで、この窪みから乗り上がれない場合には、支脚が閉じ方向に揺動することで、作動部材によって台車本体が持ち上がり、駆動ローラが窪みを乗り越えることができる。 For example, in a piping region where a dresser-type pipe joint is mounted, that is, a piping region having a small diameter portion and a large diameter portion, an in-pipe traveling carriage that can easily escape even if a drive roller falls into the depression (large diameter portion). Patent Document 1 proposes. A pair of upper, lower, left and right four support legs are attached to the carriage body of this in-pipe traveling carriage so as to be shifted from each other by 90 degrees in the circumferential direction. ) And steering wheels are provided. The support leg can be swung so that the drive roller and the steering wheel are displaced from each other relative to the inner peripheral surface of the pipe. Further, an actuating member that can be displaced in the vertical direction is provided on the traveling direction side of the driving roller. A wheel is provided at an end of the operating member. In this in-pipe traveling carriage, the wheels of the actuating member are displaced toward the inner peripheral surface of the pipe as the support legs swing in the closing direction. That is, the actuating member has a jack function that lifts the carriage main body by swinging the support leg. If the drive roller falls into a stepped depression while the carriage body is running and cannot get on from the depression, the support leg swings in the closing direction, the carriage body is lifted by the actuating member, and the drive roller is recessed. Can be overcome.

特開平１１―２６８６３８号公報（段落番号〔０００９−００２５〕、図５、図６）JP-A-11-268638 (paragraph number [0009-0025], FIGS. 5 and 6)

特許文献１による管内走行台車では、駆動ローラが段差を有する窪みに落ち込んでも、台車本体を持ち上げるジャッキ機能を備えているので、駆動ローラは段差を乗り越えることができる。しかしながら、そのようなジャッキ機能を備えることは、構造的にも、制御的にも大きな負担となり、コストアップにつながる。さらには、ジャッキ機能の追加による重量増加は、上下左右に延びている複雑な配管の内部の走行に関して不利となる。なお、そのようなジャッキ機能がなくても、駆動ローラ（駆動車輪）のローラ径（車輪径）を段差よりはるかに大きくすることで、段差を乗り越えることは不可能ではない。しかしながら、乗り越え時に台車本体を持ち上げるために駆動ローラに要求される回転トルクが大きくなり、駆動ローラを回転させるための駆動系のコストが大きくなる。大径化された駆動車輪をもつ管内走行台車の走行可能な配管の最小径が、大きくなるという問題点を持つ。 In the in-pipe traveling cart according to Patent Document 1, even if the driving roller falls into a recess having a step, the driving roller can get over the step because it has a jack function to lift the cart body. However, providing such a jack function is a heavy burden in terms of structure and control, leading to an increase in cost. Furthermore, the weight increase due to the addition of the jack function is disadvantageous with respect to traveling inside the complicated pipe extending vertically and horizontally. Even without such a jack function, it is not impossible to get over the step by making the roller diameter (wheel diameter) of the drive roller (drive wheel) much larger than the step. However, the rotational torque required for the drive roller to lift the carriage body when getting over is increased, and the cost of the drive system for rotating the drive roller is increased. There is a problem in that the minimum diameter of the pipe that can be traveled by the in-pipe traveling carriage having a drive wheel having a large diameter is increased.

このことから、ジャッキ機構のような別個に制御される専用機器を備えず、かつ走行駆動系のコスト負担を抑えながら、小径部と大径部とを有する配管領域においても円滑な走行が可能な管内走行台車が要望されている。 Therefore, it is possible to smoothly travel even in a piping region having a small diameter portion and a large diameter portion while not including a specially controlled device such as a jack mechanism and suppressing the cost burden of the travel drive system. There is a need for an in-pipe travel cart.

本発明による、配管の内周面を走行する管内走行台車は、前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備えている。さらに、前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、前記走行駆動回転体は、前記スポークモジュールの前記車軸周りの外側回転軌跡が球状面を形成するように前記スポークモジュールは湾曲している。 According to the present invention, an in-pipe traveling carriage that travels on an inner peripheral surface of a pipe includes a carriage main body extending in a traveling direction of the in-pipe traveling carriage, and a plurality of the carriage main bodies arranged in the circumferential direction of the pipe. An arm unit comprising an arm module; an arm bracket for mounting the arm module so that the arm module swings and displaces about a swing axis extending in a direction transverse to the traveling direction; and an arm bracket attached to a tip of the arm module A rimless wheel type travel drive rotator, and urging means for urging the arm module so that the travel drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe. Further, the traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a rotational circumferential direction, and the contact portion that extends from the hub is formed in a tip region. A plurality of spoke modules, and the spoke driving module is curved so that an outer rotation trajectory of the spoke module around the axle forms a spherical surface .

この構成によれば、付勢手段によって配管の内周面に押し付けられた、リムレスホイールタイプの走行駆動回転体が回転することで、台車本体は配管内を管方向に沿って確実に走行することができる。また、配管の大径部から小径部に移行する際には、スポークモジュールが段差のエッジにくい込んで、段差の上面から回転方向と逆向きの反力を受けることで、台車本体が持ち上がる力が作用し、アームモジュールがスムーズに閉じ方向に揺動し、段差を乗り越えていくことができる。 According to this configuration, the carriage body rotates reliably along the pipe direction by rotating the rimless wheel type traveling drive rotating body pressed against the inner peripheral surface of the pipe by the urging means. Can do. In addition, when moving from the large diameter part of the pipe to the small diameter part, the spoke module gets into the edge of the step, and the reaction force in the direction opposite to the rotation direction is received from the upper surface of the step. Acting, the arm module can swing in the closing direction smoothly and can get over the step.

更に、上記構成では、前記走行駆動回転体は、前記スポークモジュールの前記車軸周りの外側回転軌跡が球状面を形成するように前記スポークモジュールは湾曲している。この構成では、走行駆動回転体は球状リムレスホイールの形態を有することになる。その結果、走行駆動回転体は回転走行の際、櫛状の湾曲面として外側に張り出す形態となるので、配管の内周面に凹凸が生じている場合には、このスポークモジュールのどこかの箇所で配管内面と接触し、その接触部分で反力を得て、スムーズな走行が可能となる。 Further, in the above configuration , the traveling drive rotating body is curved so that an outer rotation locus around the axle of the spoke module forms a spherical surface. In this configuration, the traveling drive rotator has the form of a spherical rimless wheel. As a result, the traveling drive rotator is configured to project outward as a comb-like curved surface during rotational traveling, so if there are irregularities on the inner peripheral surface of the piping, somewhere in this spoke module It contacts the inner surface of the pipe at a location, and a reaction force is obtained at the contact portion, thereby enabling smooth running.

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行駆動回転体は、中空状の左半球状回転体と中空状の右半球状回転体とからなる二分割体であり、前記各半球状回転体の前記スポークモジュールは、前記車軸周りの外側回転軌跡が半球状面を形成するように湾曲している。これにより、複数のスポークモジュールを備えた走行駆動回転体の製造、特に成形が簡単となる。その際、前記走行駆動回転体の内部空間に前記走行駆動回転体を駆動する駆動ユニットが収納されるような形態を採用すれば、駆動ユニットが走行駆動回転体の内部空間に収納されるので、スペースが有効に利用されるだけでなく、走行駆動回転体への動力伝達系の長さが短くなるため、動力伝達系の構造が簡単となる。 In one preferred embodiment of the present invention, the traveling drive rotator is a bipartite body composed of a hollow left hemispherical rotator and a hollow right hemispherical rotator, and the hemispherical rotations described above. The spoke module of the body is curved so that the outer rotation trajectory around the axle forms a hemispherical surface. This simplifies the manufacture, especially the molding, of the traveling drive rotator comprising a plurality of spoke modules. At that time, if the drive unit that drives the travel drive rotator is accommodated in the interior space of the travel drive rotator, the drive unit is accommodated in the interior space of the travel drive rotator, Not only is the space effectively used, but the length of the power transmission system to the traveling drive rotating body is shortened, so that the structure of the power transmission system is simplified.

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記走行駆動回転体の内部空間内に前記走行駆動回転体を駆動する駆動ユニットが収納されており、前記駆動ユニットは、前記左半球状回転体を駆動する第１駆動部と、前記右半球状回転体を駆動する第２駆動部とから構成されている。この構成では、それぞれの駆動部の定格出力が小さくても、全体として大きな出力を走行駆動回転体に与えることができる。その際、前記第１駆動部と前記第２駆動部のそれぞれが、前記左半球状回転体と右半球状回転体との車軸に回転動力を伝達するモータを備えるようにすることで、第１駆動部と第２駆動部を実質的に同一にすることができる。これにより、片方の半球状回転体が空転しても、他方の半球状回転体で走行力を得ることができる。また、左半球状車輪と右半球状車輪をシンメトリに構成することができ、球状駆動車輪全体の重量バランスが良好となる。 In a preferred embodiment of the present invention, a drive unit that drives the travel drive rotator is housed in an interior space of the travel drive rotator, and the drive unit includes the left hemispherical rotator. A first driving unit for driving and a second driving unit for driving the right hemispherical rotator are configured. In this configuration, even if the rated output of each drive unit is small, a large output as a whole can be given to the traveling drive rotating body. At this time, each of the first drive unit and the second drive unit includes a motor that transmits rotational power to the axles of the left hemispherical rotator and the right hemispherical rotator. The driving unit and the second driving unit can be made substantially the same. Thereby, even if one hemispherical rotating body idles, traveling force can be obtained with the other hemispherical rotating body. Moreover, the left hemispherical wheel and the right hemispherical wheel can be configured symmetrically, and the weight balance of the entire spherical driving wheel is improved.

さらに、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記アームモジュールが所定揺動角度以下で配管中心軸に近づくように揺動した際に、隣り合う前記アームモジュールの走行駆動回転体のスポークモジュール同士が咬み合い姿勢となるように構成されている。これによれば、片方の半球状回転体が空転しても、その片方の半球状回転体に伝達される動力が他方の半球状回転体に伝達され、倍増された動力で他方の半球状回転体が回転するので、動力伝達の無駄のない走行が実現する。小径配管の走行において、従来型の駆動車輪では、車輪の外端が接触することでそれ以上のアームモジュールの揺動が不可能となる。しかしながら、本発明の上記構成では、隣接する走行駆動回転体の互いのスポークモジュール同士が入り込むことで、さらなるアームモジュールの閉じ方向の揺動が可能となって、管内走行台車自体の横断面積が小さくなり、より小径の配管における走行が可能となる。 Furthermore, in one of the preferred embodiments of the present invention, when the arm module swings so as to approach the pipe center axis at a predetermined swing angle or less, the spoke module of the traveling drive rotating body of the adjacent arm module It is comprised so that it may become a biting posture. According to this, even when one hemispherical rotating body idles, the power transmitted to the other hemispherical rotating body is transmitted to the other hemispherical rotating body, and the other hemispherical rotation is performed with the doubled power. Since the body rotates, traveling without waste of power transmission is realized. In the traveling of small diameter pipes, the conventional drive wheels cannot be further swung by the outer ends of the wheels coming into contact. However, in the above-described configuration of the present invention, the spoke modules of the adjacent traveling drive rotating bodies enter each other, so that the arm module can be further swung in the closing direction, and the cross-sectional area of the in-pipe traveling carriage itself is small. Thus, traveling in a smaller diameter pipe is possible.

スポークモジュールには大きな力がかかるため、スポークモジュールを、スポーク体と、前記ハブの外周面を軸方向に延びたベース面から径方向に延びて前記スポーク体と連結する補強用のリブとで構成することが好ましい。 Since a large force is applied to the spoke module, the spoke module is composed of a spoke body and a reinforcing rib that extends radially from the base surface extending in the axial direction on the outer peripheral surface of the hub and is connected to the spoke body. It is preferable to do.

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記アームモジュールの揺動変位と相互連動して回転するギヤを相互にかみ合わせることで全ての前記アームモジュールの揺動変位を同期させる揺動同期機構が備えられている。この構成によれば、付勢手段によって配管の内周面に押し付けられた球状駆動車輪が回転することで、台車本体は配管内を管方向に沿って移動する。配管の小径部から大径部に移行する際に、走行駆動回転体が大径部に落ち込むが、各アームモジュールの配管内周面への拡張揺動は、アームモジュールの揺動と相互連動しているギヤ同志のかみ合いにより全てのアームモジュールの動きが同期するので、全てのアームモジュールの開き具合は一定となる。つまり、全てのアームモジュールは同じ揺動姿勢となるので、走行安定性は保持される。 In one preferred embodiment of the present invention, a swing synchronization mechanism that synchronizes the swing displacements of all the arm modules by meshing the gears that rotate in conjunction with the swing displacement of the arm modules. Is provided. According to this configuration, the cart body moves along the pipe direction in the pipe by rotating the spherical drive wheel pressed against the inner peripheral surface of the pipe by the biasing means. When moving from the small-diameter part of the pipe to the large-diameter part, the traveling drive rotating body falls into the large-diameter part, but the extended swinging of each arm module to the pipe inner peripheral surface interacts with the swinging of the arm module. Since the movements of all the arm modules are synchronized by the engagement of the gears, the degree of opening of all the arm modules is constant. That is, since all the arm modules have the same swinging posture, running stability is maintained.

ギヤを用いた揺動同期機構を簡単な構成するには、アームモジュールの揺動軸に直接ギヤを取り付け、隣接するアームモジュールの揺動軸に取り付けられたギヤとかみ合わせるとよい。その際、隣接する揺動軸は交差する関係となるので、ギヤとしてベベルギヤを用いると、かみ合いがスムーズとなる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記アームモジュールは前記アームブラケットに前記揺動軸心を有する揺動軸を介して支持されており、前記ギヤは前記揺動軸の両端に設けられたべベルギヤである。 In order to easily configure the swing synchronization mechanism using a gear, it is preferable to directly attach the gear to the swing shaft of the arm module and engage with the gear attached to the swing shaft of the adjacent arm module. At that time, since the adjacent rocking shafts intersect each other, if a bevel gear is used as the gear, the meshing becomes smooth. Therefore, in one preferred embodiment of the present invention, the arm module is supported by the arm bracket via a swing shaft having the swing shaft center, and the gear is connected to the swing shaft. Bevel gears provided at both ends.

複数の走行台車を連結して使用する場合では、各走行台車には１つのアームユニットを備えるだけでも、前後に連結された走行台車のアームユニットによって、走行台車を安定的に支えることができる。しかしながら、その連結構造がかなり柔軟である場合、あるいは単独の走行台車で走行する場合には、台車本体に、その走行方向で間隔をあけて複数のアームユニットを備えることが必要となる。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記アームユニットは、走行方向で前側に位置する前側アームユニットと、走行方向で前記前側アームユニットの後側に位置する後側アームユニットとからなり、前記前側アームユニットに属する前記アームモジュールと、前記後側アームユニットに属する前記アームモジュールとが互いに近接する方向に前記付勢手段によって付勢されている。しかもこの構成では、前後に配置されたアームユニットの対応するアームモジュール同士が付勢手段によって互いに近接するように付勢するので、付勢手段を簡単に構成できる。例えば、その簡単な構成として、アームモジュール同士をコイルばねで連結することが提案される。
また、本発明による、配管の内周面を走行する管内走行台車は、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームモジュールが所定揺動角度以下で配管中心軸に近づくように揺動した際に、隣り合う前記アームモジュールの走行駆動回転体のスポークモジュール同士が咬み合い姿勢となる。
更に、本発明による、配管の内周面を走行する管内走行台車は、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームモジュールの揺動変位と相互連動して回転するギヤを相互にかみ合わせることで全ての前記アームモジュールの揺動変位を同期させる揺動同期機構が備えられている。
更に、本発明による、配管の内周面を走行する管内走行台車は、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームユニットは、走行方向で前側に位置する前側アームユニットと、走行方向で前記前側アームユニットの後側に位置する後側アームユニットとからなり、前記前側アームユニットに属する前記アームモジュールと、前記後側アームユニットに属する前記アームモジュールとが互いに近接する方向に前記付勢手段によって付勢されている。 In the case of using a plurality of traveling carts connected to each other, the traveling carts can be stably supported by the arm units of the traveling carts connected to the front and rear, even if each traveling cart has only one arm unit. However, when the connecting structure is quite flexible, or when traveling with a single traveling carriage, it is necessary to provide the carriage body with a plurality of arm units spaced in the traveling direction. For this reason, in one preferred embodiment of the present invention, the arm unit includes a front arm unit positioned on the front side in the traveling direction, and a rear arm unit positioned on the rear side of the front arm unit in the traveling direction. The arm module belonging to the front arm unit and the arm module belonging to the rear arm unit are urged by the urging means in a direction approaching each other. In addition, in this configuration, the corresponding arm modules of the arm units arranged at the front and rear are urged so as to be close to each other by the urging means, so that the urging means can be configured easily. For example, as a simple configuration, it is proposed to connect the arm modules with a coil spring.
Further, an in-pipe traveling carriage that travels on the inner peripheral surface of the pipe according to the present invention is:
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
When the arm module swings so as to approach the central axis of the pipe at a predetermined swing angle or less, the spoke modules of the traveling drive rotating bodies of the adjacent arm modules are engaged with each other.
Furthermore, an in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe according to the present invention is:
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
A rocking synchronization mechanism is provided that synchronizes the rocking displacements of all the arm modules by meshing the gears that rotate in conjunction with the rocking displacements of the arm modules.
Furthermore, an in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe according to the present invention is:
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
The arm unit includes a front arm unit positioned on the front side in the traveling direction and a rear arm unit positioned on the rear side of the front arm unit in the traveling direction, and the arm module belonging to the front arm unit; The arm module belonging to the rear arm unit is urged by the urging means in a direction approaching each other.

本発明は、上述した管内走行台車だけを特許の対象としているのではなく、当該管内走行台車に用いられた走行駆動回転体も特許の対象としている。したがって、上述した本発明の管内走行台車における特徴及び作用効果のうちで、走行駆動回転体に関する特徴及び作用効果は全て、本発明の走行駆動回転体に流用される。 The present invention covers not only the above-described in-pipe traveling carriage but also the traveling drive rotor used in the in-pipe traveling carriage. Therefore, among the features and operational effects of the in-pipe traveling carriage of the present invention described above, all the features and operational effects related to the traveling drive rotator are all applied to the travel drive rotator of the present invention.

本発明による管内走行台車の実施形態の１つを示す、連結状態の管内走行台車の斜視図である。1 is a perspective view of an in-pipe travel cart in a connected state, showing one embodiment of the in-pipe travel cart according to the present invention. FIG. 図１による管内走行台車の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an in-pipe traveling carriage according to FIG. 1. 管内走行台車の正面図である。It is a front view of an in-pipe travel cart. 台車本体の斜視図である。It is a perspective view of a trolley body. 台車本体とアームモジュールと走行駆動回転体との組み付けを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the assembly | attachment of a trolley | bogie main body, an arm module, and a driving drive rotary body. 走行駆動回転体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a traveling drive rotary body. 左半球状回転体の斜視図である。It is a perspective view of a left hemispherical rotator. 隣接する走行駆動回転体のスポークモジュールが干渉する位置までアームモジュールが折り畳まれた管内走行台車の斜視図である。It is a perspective view of an in-pipe traveling carriage in which an arm module is folded to a position where a spoke module of an adjacent traveling drive rotating body interferes. 大径部から小径部に移行するドレッサ領域への管内走行台車の走行状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the driving | running | working state of the in-pipe driving | running | working trolley | bogie to the dresser area | region which transfers to a small diameter part from a large diameter part. 隣接する走行駆動回転体のスポークモジュールが噛み合った状態の管内走行台車の正面図である。It is a front view of the in-pipe traveling cart in a state where the spoke modules of the adjacent traveling drive rotating bodies are engaged with each other. ９０°に曲がっているエルボ領域での管内走行台車の走行状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the driving | running state of the in-pipe driving | running | working trolley | bogie in the elbow area | region bent at 90 degrees.

本発明による管内走行台車の実施形態の１つを説明する。管内走行台車は、一般的には、図１に示すように、複数の台車が連結された台車列アッセンブリとして利用されるが、ここでは、単一の管内走行台車の構造を説明する。図２は、単一の管内走行台車の斜視図であり、図３は正面図である。 One embodiment of the in-pipe traveling carriage according to the present invention will be described. The in-pipe traveling carriage is generally used as a carriage train assembly in which a plurality of carriages are connected as shown in FIG. 1. Here, the structure of a single in-pipe traveling carriage will be described. FIG. 2 is a perspective view of a single in-pipe traveling carriage, and FIG. 3 is a front view.

図２から理解できるように、管内走行台車６は、管内走行台車６の走行方向に延びた台車本体７と、この台車本体７に走行方向に間隔をあけて配置された前側アームユニット８Ａと後側アームユニット８Ｂを備えている。前側アームユニット８Ａと後側アームユニット８Ｂとは実質的には同じように構成されているので、特別に区別する必要がない場合には、単にアームユニット８と称する。アームユニット８は、図３から明らかなように、走行すべき配管の周方向において１２０°間隔で分布するように台車本体７に配置された３つのアームモジュール８０を備えている。アームモジュール８０は、管内走行台車６の走行方向（配管の管軸方向）に対する横断方向（配管の断面方向）に延びた揺動軸心Ｐａ周りで揺動変位するように、アームブラケット７１０に取り付けられている。 As can be understood from FIG. 2, the in-pipe traveling carriage 6 includes a carriage main body 7 extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage 6, a front arm unit 8 </ b> A disposed on the carriage main body 7 at an interval in the traveling direction, and a rear arm unit 8 </ b> A. A side arm unit 8B is provided. Since the front arm unit 8A and the rear arm unit 8B are configured substantially in the same manner, they are simply referred to as the arm unit 8 when it is not necessary to distinguish between them. As is apparent from FIG. 3, the arm unit 8 includes three arm modules 80 arranged on the carriage main body 7 so as to be distributed at 120 ° intervals in the circumferential direction of the pipe to be traveled. The arm module 80 is attached to the arm bracket 710 so as to oscillate around an oscillation axis Pa extending in the transverse direction (cross-sectional direction of the pipe) with respect to the traveling direction of the in-pipe traveling carriage 6 (the pipe axial direction of the pipe). It has been.

アームモジュール８０の先端部には、後で詳しく説明されるが、リムレススポークホイールタイプの走行駆動回転体５が取り付けられている。アームモジュール８０が揺動することにより、走行駆動回転体５は、配管の内周面に対して遠近変位する。３つのアームモジュール８０の揺動変位が一致するように、ギヤ式の揺動同期機構９が備えられている。この揺動同期機構９は、アームモジュール８０の揺動変位と相互連動して回転するベベルギヤ９０を相互にかみ合わせることで３つのアームモジュール８０の揺動変位を同期させている。 As will be described in detail later, a rimless spoke wheel type traveling drive rotating body 5 is attached to the tip of the arm module 80. As the arm module 80 swings, the traveling drive rotator 5 is displaced from the inner peripheral surface of the pipe. A gear-type swing synchronization mechanism 9 is provided so that the swing displacements of the three arm modules 80 coincide. The swing synchronization mechanism 9 synchronizes the swing displacements of the three arm modules 80 by meshing the bevel gears 90 that rotate in conjunction with the swing displacement of the arm modules 80.

前側アームユニット８Ａのアームモジュール８０と後側アームユニット８Ｂのアームモジュール８０とを相互連動させるために付勢手段９１が備えられている。この実施形態では、付勢手段９１は、前側アームユニット８Ａのアームモジュール８０と後側アームユニット８Ｂのアームモジュール８０とを接続するコイルばね９１として形成されている。このコイルばね９１が、前側アームユニット８Ａのアームモジュール８０に取り付けられた走行駆動回転体５と後側アームユニット８Ｂのアームモジュール８０に取り付けられた走行駆動回転体５とが配管の内周面に近づくように互いのアームモジュール８０を近接させる。これにより、走行駆動回転体５は配管の内周面に接当し、その駆動回転により管内走行台車６が管内走行する。 An urging means 91 is provided to interlock the arm module 80 of the front arm unit 8A and the arm module 80 of the rear arm unit 8B. In this embodiment, the urging means 91 is formed as a coil spring 91 that connects the arm module 80 of the front arm unit 8A and the arm module 80 of the rear arm unit 8B. The travel drive rotator 5 attached to the arm module 80 of the front arm unit 8A and the travel drive rotator 5 attached to the arm module 80 of the rear arm unit 8B are provided on the inner peripheral surface of the pipe. The arm modules 80 are brought close to each other so as to approach each other. Thereby, the traveling drive rotating body 5 contacts the inner peripheral surface of the pipe, and the in-pipe traveling carriage 6 travels in the pipe by the driving rotation.

管内走行台車６の車体としての台車本体７の中核部材である基台７０は、図４に示すように、その基本構成要素として長方形の板材から１２０°折り曲げられた３つの屈曲板材７１を有する。この３つの屈曲板材７１は、長手方向の折り曲げ線によって等分された部分を互いに接合することで一体化され、断面が三ツ矢状の基台７０を作り出している。この基台７０の接合中心が、台車本体７の走行方向に延びた前後軸心Ｘａとなっている。さらに、この基台７０の両端部には、円筒連結部７２が、その中心軸を前後軸心Ｘａに一致させるように接続されている。この円筒連結部７２を用いた他の管内走行台車６と連結可能である。図２で示すように、この実施形態では、前側の円筒連結部７２の先端に制御基板と制御ボタンＣＢが装着されている。 As shown in FIG. 4, a base 70 that is a core member of a carriage main body 7 as a vehicle body of the in-pipe traveling carriage 6 includes three bent plate members 71 that are bent 120 ° from a rectangular plate member. The three bent plate members 71 are integrated by joining portions that are equally divided by a bending line in the longitudinal direction to create a base 70 having a cross-section of three cross-sections. The joining center of the base 70 is a longitudinal axis Xa extending in the traveling direction of the carriage body 7. Furthermore, a cylindrical coupling portion 72 is connected to both ends of the base 70 so that the central axis thereof coincides with the front-rear axis Xa. It can be connected to another in-pipe traveling carriage 6 using this cylindrical connecting portion 72. As shown in FIG. 2, in this embodiment, a control board and a control button CB are attached to the tip of the front cylindrical connecting portion 72.

さらにこの実施形態では、基台７０の放射状に延びた板状部分は、アームブラケット７１０として機能する。そのため、各板状部分には、前後に間隔をあけて貫通孔７３が設けられている。この貫通孔７３の孔中心が、前側アームユニット８Ａのアームモジュール８０と後側アームユニット８Ｂのアームモジュール８０との揺動軸心Ｐａとなる。また、板状部分の縁部にはピン孔７５を設けた突出片７４が２つずつ形成されている。図示されていない連結ピンをこのピン孔７５に嵌入させることで屈曲板材７１同士のずれ防止が施されている。 Furthermore, in this embodiment, the radially extending plate-like portion of the base 70 functions as the arm bracket 710. For this reason, each plate-like portion is provided with a through-hole 73 at an interval in the front-rear direction. The center of the through-hole 73 is the pivot axis Pa between the arm module 80 of the front arm unit 8A and the arm module 80 of the rear arm unit 8B. Further, two protruding pieces 74 each having a pin hole 75 are formed at the edge of the plate-like portion. By fitting a connecting pin (not shown) into the pin hole 75, the bending plate material 71 is prevented from being displaced.

アームモジュール８０は、図５に示すようなハーフモジュール８０ａを組み合わせて構成されている。図５には、左側と右側のハーフモジュール８０ａが示されているが、左右対称な形状となっている。ハーフモジュール８０ａは、揺動軸８１と、揺動軸８１を軸受けするボス部８２とアーム本体８３とからなる。揺動軸８１は、左側と右側のハーフモジュール８０ａとで共通である。アーム本体８３はＵ状断面をもつ形材である。図からは見えない軸孔が設けられているアーム本体８３の一端にボス部８２が取り付けられている。ボス部８２の外側端面にはベベルギヤ９０が取り付けられている。この軸孔とボス部８２とベベルギヤ９０の中心は揺動軸心Ｐａに一致している。アーム本体８３の他端には、走行駆動回転体５を取り付けるための板状の取付座８４が設けられている。 The arm module 80 is configured by combining half modules 80a as shown in FIG. Although the left and right half modules 80a are shown in FIG. 5, they have a symmetrical shape. The half module 80 a includes a swing shaft 81, a boss portion 82 that receives the swing shaft 81, and an arm body 83. The swing shaft 81 is common to the left and right half modules 80a. The arm body 83 is a shape having a U-shaped cross section. A boss 82 is attached to one end of an arm body 83 provided with a shaft hole that is not visible in the drawing. A bevel gear 90 is attached to the outer end surface of the boss portion 82. The centers of the shaft hole, the boss portion 82, and the bevel gear 90 coincide with the swing axis Pa. At the other end of the arm body 83, a plate-like mounting seat 84 for mounting the traveling drive rotating body 5 is provided.

図３と図５とから理解できるように、左側と右側のハーフモジュール８０ａを背中合わせでアームブラケット７１０を挟むように、連結することで、アームモジュール８０が作り出される。その際、３つのアームモジュール８０の対応するベベルギヤ９０が互いにかみ合うことになる。これにより、前側アームユニット８Ａのアームモジュール８０同士、及び後側アームユニット８Ｂのアームモジュール８０同士は確実に連動して、揺動する。 As can be understood from FIGS. 3 and 5, the arm module 80 is created by connecting the left and right half modules 80 a back to back so as to sandwich the arm bracket 710. At that time, the corresponding bevel gears 90 of the three arm modules 80 mesh with each other. As a result, the arm modules 80 of the front arm unit 8A and the arm modules 80 of the rear arm unit 8B oscillate in a reliable manner.

アームモジュール８０の取付座８４に固定される走行駆動回転体５は、図６に示されているように、回転体本体５０と駆動ユニット５６とからなる。図６の上側には、ほぼ組み付けられた状態の走行駆動回転体５が示されており、図６の下側には、回転体本体５０と駆動ユニット５６とが分解された状態の走行駆動回転体５が示されている。回転体本体５０は、中空状の左半球状回転体５１と中空状の右半球状回転体５２との分割構成である。左半球状回転体５１と右半球状回転体５２の中心部には、それぞれの車軸５４ａと５４ｂと連結するハブ５３が形成されている。左半球状回転体５１と右半球状回転体５２とは、実質的には同じ形状であり、階段走行ロボットなどに用いられているようなリムレススポークホイールに似た形状を有している。 The traveling drive rotator 5 fixed to the mounting seat 84 of the arm module 80 includes a rotator main body 50 and a drive unit 56, as shown in FIG. The upper part of FIG. 6 shows the traveling drive rotator 5 in a substantially assembled state, and the lower part of FIG. 6 shows the traveling drive rotator with the rotator body 50 and the drive unit 56 disassembled. A body 5 is shown. The rotator main body 50 has a divided structure of a hollow left hemispherical rotator 51 and a hollow right hemispherical rotator 52. At the center of the left hemispherical rotator 51 and the right hemispherical rotator 52, hubs 53 connected to the respective axles 54a and 54b are formed. The left hemispherical rotator 51 and the right hemispherical rotator 52 have substantially the same shape, and have a shape similar to a rimless spoke wheel used in a staircase traveling robot or the like.

左半球状回転体５１と右半球状回転体５２とは、実質的には同じ形状であるので、ここでは、図７を用いて、左半球状回転体５１が代表として説明されるが、その説明内容は右半球状回転体５２にも適用される。左半球状回転体５１は、ハブ孔５３ａを有する円筒状のハブ５３と、このハブ５３の外周面から、径方向に延びている複数のスポークモジュール３とからなる。車軸５４ａをハブ５３のハブ孔５３ａに差し込んで固定することで、車軸５４ａを介してハブ５３は回転する。スポークモジュール３は、ハブ５３回転周方向に実質的に等ピッチで配置されており、この実施形態では、８本のスポークモジュール３が４５°ピッチで設けられている。スポークモジュール３の先端領域には、通常走行時において配管内周面に接当する接当部３０が形成されている。この接当部３０が配管内周面と接当して回転力を走行方向の駆動力に変換することになる。 Since the left hemispherical rotator 51 and the right hemispherical rotator 52 have substantially the same shape, here, the left hemispherical rotator 51 will be described as a representative using FIG. The description is also applied to the right hemispherical rotating body 52. The left hemispherical rotator 51 includes a cylindrical hub 53 having a hub hole 53a and a plurality of spoke modules 3 extending radially from the outer peripheral surface of the hub 53. By inserting and fixing the axle 54a into the hub hole 53a of the hub 53, the hub 53 rotates via the axle 54a. The spoke modules 3 are arranged at substantially equal pitches in the circumferential direction of the hub 53, and in this embodiment, eight spoke modules 3 are provided at a 45 ° pitch. A contact portion 30 that contacts the inner peripheral surface of the pipe during normal travel is formed at the tip region of the spoke module 3. The contact portion 30 contacts the inner peripheral surface of the pipe and converts the rotational force into driving force in the traveling direction.

各スポークモジュール３は、ハブ５３の外周面から立ち上がっているが、車軸５４ａ周りの外側回転軌跡が半球状面を形成するように、湾曲しながら延びて、その先端領域は、車軸５４ａとほぼ平行となっている。したがって、左半球状回転体５１の内部には、スポークモジュール３によって間欠的に境界付けられた半球状空間が作り出される。つまり、左半球状回転体５１と右半球状回転体５２とのスポークモジュール３の、車軸５４ａ周りの外側回転軌跡は、球状面を形成することになり、回転体本体５０の内部には、スポークモジュール３によって間欠的に境界付けられた球状空間が作り出されることになる。 Each spoke module 3 rises from the outer peripheral surface of the hub 53, but extends while curving so that the outer rotation locus around the axle 54a forms a hemispherical surface, and the tip region thereof is substantially parallel to the axle 54a. It has become. Accordingly, a hemispherical space intermittently bounded by the spoke module 3 is created inside the left hemispherical rotating body 51. That is, the outer rotation trajectory around the axle 54 a of the spoke module 3 of the left hemispherical rotator 51 and the right hemispherical rotator 52 forms a spherical surface. A spherical space intermittently bounded by the module 3 will be created.

スポークモジュール３は、やや先窄まりのロッド状のスポーク体３１と、スポーク体３１を補強するリブ３２とからなる。リブ３２は、ハブ５３の外周面を軸方向に延びたベース面から径方向に延びて前記スポーク体３１の下面に連結する板状部材である。この実施形態では、リブ３２は、スポーク体３１の先端領域でスポーク体３１から突き出しており、接当部３０を形成している。なお、スポーク体３１とリブ３２は一体形成されてもよいし、樹脂等で成形される場合には、ハブ５３も含めて一体形成されることが好ましい。 The spoke module 3 includes a slightly tapered rod-shaped spoke body 31 and a rib 32 that reinforces the spoke body 31. The rib 32 is a plate-like member that extends radially from the base surface extending in the axial direction on the outer peripheral surface of the hub 53 and connects to the lower surface of the spoke body 31. In this embodiment, the rib 32 protrudes from the spoke body 31 at the tip region of the spoke body 31 and forms a contact portion 30. Note that the spoke body 31 and the rib 32 may be integrally formed. When the spoke body 31 and the rib 32 are formed of resin or the like, it is preferable that the spoke body 31 and the rib 32 are integrally formed including the hub 53.

図６から明らかなように、組み立てられた状態において、左半球状回転体５１と右半球状回転体５２の互いの先端の間には隙間が形成されている。つまり、左半球状回転体５１と右半球状回転体５２とは独立して回転可能である。 As is apparent from FIG. 6, a gap is formed between the tips of the left hemispherical rotating body 51 and the right hemispherical rotating body 52 in the assembled state. That is, the left hemispherical rotator 51 and the right hemispherical rotator 52 can rotate independently.

図８から理解できるように、管内走行台車６が小径の配管を通過する際には、前側アームユニット８Ａ及び後側アームユニット８Ｂの各アームモジュール８０が、配管の管中心に向かって揺動し、各アームモジュール８０の先端部に位置する走行駆動回転体５同士が近接する。ある一定の揺動角までアームモジュール８０が揺動すると、隣接する走行駆動回転体５における一方の走行駆動回転体５の左半球状回転体５１と他方の走行駆動回転体５の右半球状回転体５２とが咬み合うようになる(図１０参照)。つまり、左半球状回転体５１のスポークモジュール３と右半球状回転体５２のスポークモジュール３とが互いの隙間に入り込むことになる。このことにより、走行駆動回転体５によって規定される管内走行台車６の外径がより小さくなり、より小径の配管の内部を走行することが可能となる。 As can be understood from FIG. 8, when the in-pipe traveling carriage 6 passes through the small-diameter pipe, the arm modules 80 of the front arm unit 8A and the rear arm unit 8B swing toward the pipe center of the pipe. The traveling drive rotators 5 located at the distal ends of the arm modules 80 are close to each other. When the arm module 80 swings to a certain swing angle, the left hemispherical rotator 51 of one travel drive rotator 5 and the right hemispherical rotation of the other travel drive rotator 5 in the adjacent travel drive rotators 5. The body 52 bites (see FIG. 10). That is, the spoke module 3 of the left hemispherical rotator 51 and the spoke module 3 of the right hemispherical rotator 52 enter the gap between each other. As a result, the outer diameter of the in-pipe traveling carriage 6 defined by the traveling drive rotator 5 becomes smaller, and it is possible to travel inside a smaller-diameter pipe.

さらに、この左半球状回転体５１のスポークモジュール３と右半球状回転体５２のスポークモジュール３との噛み合いは、一方の半球状回転体が空転していた場合には、当該半球状回転体が噛み合い相手となっている半球状回転体に動力を伝達することができるという利点を生み出す。つまり、小径断面部の走行時や小径曲管部の走行時には、必ずしも、全ての走行駆動回転体５の左・右半球状回転体５１、５２が配管内周面に接当しないことがある。しかしながらこの走行駆動回転体５では、隣り合う走行駆動回転体５の間で噛み合っている半球状回転体の一方が空転していても、他方の半球状回転体が配管内周面に接当していれば、他方の半球状回転体は、一方の半球状回転体からも動力を伝達されることで、駆動力倍増で走行回転することができる。 Further, the engagement between the spoke module 3 of the left hemispherical rotator 51 and the spoke module 3 of the right hemispherical rotator 52 is such that when one hemispherical rotator is idle, This produces the advantage of being able to transmit power to the hemispherical rotating body with which it is engaged. That is, the left and right hemispherical rotators 51 and 52 of all the traveling drive rotators 5 may not necessarily contact the inner peripheral surface of the pipe when traveling on the small-diameter cross section or traveling on the small-diameter curved pipe. However, in this traveling drive rotator 5, even if one of the hemispherical rotators meshing between adjacent traveling drive rotators 5 is idle, the other hemispherical rotator contacts the inner peripheral surface of the pipe. If so, the other hemispherical rotator can travel and rotate by multiplying the driving force when power is transmitted also from the one hemispherical rotator.

なお、スポークモジュール３は、好ましくは３本以上で、互いの間に段差部のエッジが十分に入り込めるスペースが確保できれば、９本以上でもよい。また、接当部３０には、ゴム材を付着または装着させてもよい。 Note that the number of spoke modules 3 is preferably three or more, and may be nine or more as long as a space in which the edge of the stepped portion can sufficiently enter between each other can be secured. Further, a rubber material may be attached to or attached to the contact portion 30.

図６に示すように、駆動ユニット５６は、共通のユニットケース５５に取り付けられた第１駆動部５６ａと第２駆動部５６ｂとを備えている。第１駆動部５６ａと第２駆動部５６ｂは、それぞれモータとギヤ式の減速機構５８とを有し、第１駆動部５６ａは左半球状回転体５１の車軸５４ａを駆動し、第２駆動部５６ｂは右半球状回転体５２の車軸５４ｂを駆動する。ユニットケース５５は、それぞれの車軸５４ａと５４ｂを介して左半球状回転体５１と右半球状回転体５２とを支持している。ユニットケース５５は、対応するアームモジュール８０の取付座８４にねじによって着脱可能に装着される。なお、走行駆動回転体５、つまり左半球状回転体５１と右半球状回転体５２の半径は、走行すべき配管内面に存在する段差よりわずかに小さいか、それより大きいことが要求されるので、走行すべき配管の段差の大きさによって、走行駆動回転体５のサイズを選択できることは好都合である。 As shown in FIG. 6, the drive unit 56 includes a first drive unit 56 a and a second drive unit 56 b attached to a common unit case 55. The first drive unit 56a and the second drive unit 56b each have a motor and a gear type reduction mechanism 58, and the first drive unit 56a drives the axle 54a of the left hemispherical rotating body 51, and the second drive unit. 56b drives the axle 54b of the right hemispherical rotating body 52. The unit case 55 supports the left hemispherical rotating body 51 and the right hemispherical rotating body 52 via the axles 54a and 54b. The unit case 55 is detachably attached to the mounting seat 84 of the corresponding arm module 80 with a screw. Note that the radius of the travel drive rotor 5, that is, the left hemisphere rotor 51 and the right hemisphere rotor 52 is required to be slightly smaller or larger than the step existing on the inner surface of the pipe to be traveled. It is advantageous that the size of the traveling drive rotating body 5 can be selected depending on the size of the step of the pipe to be traveled.

図２でその上面の輪郭が一点鎖線で示されているだけであるが、電池ボックス７９が基台７０に取り付けられている。この電池ボックス７９に装着された電池から図示しない給電線を介して、モータ５７に、電力が供給されるが、給電線の途中にはこの給電をＯＮ／ＯＦＦするスイッチが設けられている。このスイッチは、円筒連結部７２の先端に設けられている制御ボタンＣＢの操作によって制御される。 In FIG. 2, the outline of the upper surface is only indicated by a one-dot chain line, but the battery box 79 is attached to the base 70. Electric power is supplied to the motor 57 from a battery mounted in the battery box 79 via a power supply line (not shown), and a switch for turning on / off the power supply is provided in the middle of the power supply line. This switch is controlled by operating a control button CB provided at the tip of the cylindrical connecting portion 72.

次に、特異な配管領域における上述した管内走行台車６の走行状態を説明する。図９は、大径部から小径部に移行するドレッサ領域での走行状態を示している。ここでは、管内走行台車６の前側アームユニット８Ａの走行駆動回転体５が大径部と小径部との間の段差に衝突しても、スポークモジュール３が段差のエッジを捉まえることさえできれば、その回転トルクで台車本体７を持ち上げながら、エッジを乗り越えることができる。 Next, the traveling state of the above-described in-pipe traveling carriage 6 in a specific piping region will be described. FIG. 9 shows a running state in the dresser region where the large diameter portion shifts to the small diameter portion. Here, even if the traveling drive rotor 5 of the front arm unit 8A of the in-pipe traveling carriage 6 collides with a step between the large diameter portion and the small diameter portion, the spoke module 3 can only catch the edge of the step. While lifting the cart body 7 with the rotational torque, it is possible to get over the edge.

図１０は、小径領域での走行状態を示している。ここでは、配管断面が小さいため、隣接する走行駆動回転体５の左・右半球状回転体５１、５２が噛み合っている。このように、走行駆動回転体５のスポークモジュール３が歯車のように噛み合っていると、管内走行台車６の横断面積が小さくなるだけでなく、左・右半球状回転体５１、５２の一方が空転したとしても、その空転側の半球状回転体がスポークモジュール３を介して他方の半球状回転体に動力を伝達することができ、無駄のない走行が実現する。 FIG. 10 shows a traveling state in the small diameter region. Here, since the pipe cross section is small, the left and right hemispherical rotating bodies 51 and 52 of the adjacent traveling drive rotating bodies 5 are engaged with each other. Thus, when the spoke module 3 of the traveling drive rotating body 5 is engaged like a gear, not only the cross-sectional area of the in-pipe traveling carriage 6 is reduced, but one of the left and right hemispherical rotating bodies 51 and 52 is Even if idling, the idling side hemispherical rotator can transmit power to the other hemispherical rotator via the spoke module 3, thereby realizing a running without waste.

図１１は９０°に曲がっているエルボ領域での走行状態を示している。この走行においても、前側アームユニット８Ａの３つの走行駆動回転体５のうち１つまたは２つ、及び後側アームユニット８Ｂの３つの走行駆動回転体５のうち１つまたは２つが、同時に内周面に接当するので、走行可能である。さらに、ここでも、配管断面が小さいため、隣接する走行駆動回転体５の左・右半球状回転体５１、５２が噛み合っていると、左・右半球状回転体５１、５２の一方が空転したとしても、その空転側の半球状回転体がスポークモジュール３を介して他方の半球状回転体に動力を伝達することができる。 FIG. 11 shows a running state in an elbow region bent at 90 °. Also in this traveling, one or two of the three traveling drive rotators 5 of the front arm unit 8A and one or two of the three traveling drive rotators 5 of the rear arm unit 8B are simultaneously Because it touches the surface, it can run. Furthermore, since the pipe cross section is also small here, when the left and right hemispherical rotators 51 and 52 of the adjacent traveling drive rotator 5 are engaged, one of the left and right hemispherical rotators 51 and 52 is idle. Even so, the idling hemispherical rotator can transmit power to the other hemispherical rotator via the spoke module 3.

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、スポークモジュール３の先端領域に接当部３０を形成したが、スポークモジュール３の先端を車軸方向に延ばし、スポークモジュール３の中間領域に接当部３０を形成してもよい。
（２）上述した実施形態では、前側アームユニット８Ａと後側アームユニット８Ｂのそれぞれに、１２０°間隔で３つのアームモジュール８０が配置されていたが、２つのアームモジュール８０または４つ以上のアームモジュール８０の配置を採用してもよい。
（３）上述した実施形態では、台車本体７にアームユニット８として、前側アームユニット８Ａと後側アームユニット８Ｂが設けられていたが、それらの中間にさらなるアームユニット８を追加してもよい。また、複数の台車本体７が連結して用いられる場合には、各台車本体７に１つのアームユニット８を設けるだけの構成を採用してもよい。
（４）上述した実施形態では、付勢手段９１としてコイルばねを採用したが、これに代えてガススプリングなど他の付勢手段を採用してもよい。 [Another embodiment]
(1) In the above-described embodiment, the contact portion 30 is formed in the tip region of the spoke module 3, but the tip of the spoke module 3 is extended in the axle direction, and the contact portion 30 is formed in the intermediate region of the spoke module 3. May be .
( 2) In the above-described embodiment, the three arm modules 80 are arranged at intervals of 120 ° in each of the front arm unit 8A and the rear arm unit 8B. However, the two arm modules 80 or four or more arms are arranged. An arrangement of modules 80 may be employed.
(3) In the above embodiment, as Amuyuni' bets 8 to carriage body 7, but the front arm unit 8A and the rear arm unit 8B are provided, it may be added to further arm unit 8 in between. Further, when a plurality of truck bodies 7 are used in combination, a configuration in which only one arm unit 8 is provided in each carriage body 7 may be employed.
(4) In the embodiment described above, the coil spring is employed as the urging means 91, but other urging means such as a gas spring may be employed instead.

本発明は、配管内部、特に直管のみでなくエルボ部やドレッサ部など大径部と小径部を有する配管の内部を走行する管内走行装置に適用される。 The present invention is applied to an in-pipe traveling apparatus that travels not only in a straight pipe but also in a pipe having a large diameter portion and a small diameter portion such as an elbow portion and a dresser portion.

３：スポークモジュール
３０：接当部
３１：スポーク体
３２：リブ
５：走行駆動回転体
５０：回転体本体
５１：左半球状回転体
５２：右半球状回転体
５３：ハブ
５４ａ：車軸
５４ｂ：車軸
５５：ユニットケース
５６：駆動ユニット
５６ａ：第１駆動部
５６ｂ：第２駆動部
５７：モータ
５８：減速機構
６：管内走行台車
７：台車本体
７０：基台
７１：屈曲板材
７１０：アームブラケット
７２：円筒連結部
８：アームユニット
８Ａ：前側アームユニット
８Ｂ：後側アームユニット
８０：アームモジュール
８０ａ：ハーフモジュール
８１：揺動軸
８２：ボス部
８３：アーム本体
８４：取付座
９：揺動同期機構
９０：ベベルギヤ
９１：付勢手段
９１：コイルばね 3: Spoke module 30: Contact part 31: Spoke body 32: Rib 5: Traveling drive rotator 50: Rotating body 51: Left hemispherical rotator 52: Right hemispherical rotator 53: Hub 54a: Axle 54b: Axle 55: Unit case 56: Drive unit 56a: First drive unit 56b: Second drive unit 57: Motor 58: Reduction mechanism 6: In-pipe traveling carriage 7: Cart body 70: Base 71: Bent plate material 710: Arm bracket 72: Cylindrical connecting portion 8: arm unit 8A: front arm unit 8B: rear arm unit 80: arm module 80a: half module 81: swing shaft 82: boss portion 83: arm body 84: mounting seat 9: swing synchronization mechanism 90 : Bevel gear 91: Biasing means 91: Coil spring

Claims

配管の内周面を走行する管内走行台車であって、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記走行駆動回転体は、前記スポークモジュールの前記車軸周りの外側回転軌跡が球状面を形成するように前記スポークモジュールは湾曲している管内走行台車。 An in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe,
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
The traveling drive rotating body is an in-pipe traveling carriage in which the spoke module is curved so that an outer rotation locus around the axle of the spoke module forms a spherical surface.

前記走行駆動回転体は、中空状の左半球状回転体と中空状の右半球状回転体とからなる二分割体であり、前記各半球状回転体の前記スポークモジュールは、前記車軸周りの外側回転軌跡が半球状面を形成するように湾曲している請求項１に記載の管内走行台車。 The traveling drive rotator is a two-part body composed of a hollow left hemispherical rotator and a hollow right hemispherical rotator, and the spoke module of each hemispherical rotator is located outside the axle. The in-pipe traveling carriage according to claim 1, wherein the rotation locus is curved so as to form a hemispherical surface.

前記走行駆動回転体の内部空間に前記走行駆動回転体を駆動する駆動ユニットが収納されている請求項１又は２に記載の管内走行台車。 The in-pipe travel cart according to claim 1 or 2, wherein a drive unit that drives the travel drive rotator is housed in an internal space of the travel drive rotator.

前記走行駆動回転体の内部空間に前記走行駆動回転体を駆動する駆動ユニットが収納されており、
前記駆動ユニットは、前記左半球状回転体を駆動する第１駆動部と、前記右半球状回転体を駆動する第２駆動部とからなる請求項２に記載の管内走行台車。 A drive unit for driving the travel drive rotator is housed in the interior space of the travel drive rotator,
The in-pipe travel cart according to claim 2, wherein the drive unit includes a first drive unit that drives the left hemispherical rotator and a second drive unit that drives the right hemispherical rotator.

前記第１駆動部と前記第２駆動部のそれぞれが、前記車軸に回転動力を伝達するモータを備えている請求項４に記載の管内走行台車。 The in-pipe travel cart according to claim 4, wherein each of the first drive unit and the second drive unit includes a motor that transmits rotational power to the axle.

前記アームモジュールが所定揺動角度以下で配管中心軸に近づくように揺動した際に、隣り合う前記アームモジュールの走行駆動回転体のスポークモジュール同士が咬み合い姿勢となる請求項１から５のいずれか一項に記載の管内走行台車。 The spoke module of the traveling drive rotating body of the adjacent arm module is in an engaging state when the arm module swings so as to approach the central axis of the pipe at a predetermined swing angle or less. The in-pipe travel cart according to claim 1.

前記スポークモジュールは、スポーク体と、前記ハブの外周面を軸方向に延びたベース面から径方向に延びて前記スポーク体と連結するリブとを含む請求項１から６のいずれか一項に記載の管内走行台車。 The spoke module includes a spoke body and a rib that extends radially from a base surface extending in an axial direction on an outer peripheral surface of the hub and is connected to the spoke body. In-pipe travel cart.

前記アームモジュールの揺動変位と相互連動して回転するギヤを相互にかみ合わせることで全ての前記アームモジュールの揺動変位を同期させる揺動同期機構が備えられている請求項１から７のいずれか一項に記載の管内走行台車。 8. A swing synchronization mechanism is provided that synchronizes the swing displacements of all the arm modules by meshing gears that rotate in conjunction with the swing displacement of the arm modules. The in-pipe travel cart according to claim 1.

前記アームモジュールは前記アームブラケットに前記揺動軸心を有する揺動軸を介して支持されており、前記ギヤは前記揺動軸の両端に設けられたべベルギヤである請求項８に記載の管内走行台車。 The in-pipe travel according to claim 8, wherein the arm module is supported by the arm bracket via a swing shaft having the swing shaft center, and the gears are bevel gears provided at both ends of the swing shaft. Trolley.

前記アームユニットは、走行方向で前側に位置する前側アームユニットと、走行方向で前記前側アームユニットの後側に位置する後側アームユニットとからなり、前記前側アームユニットに属する前記アームモジュールと、前記後側アームユニットに属する前記アームモジュールとが互いに近接する方向に前記付勢手段によって付勢されている請求項１から９のいずれか一項に記載の管内走行台車。 The arm unit includes a front arm unit positioned on the front side in the traveling direction and a rear arm unit positioned on the rear side of the front arm unit in the traveling direction, and the arm module belonging to the front arm unit; The in-pipe travel cart according to any one of claims 1 to 9, wherein the arm module belonging to the rear arm unit is urged by the urging means in a direction approaching each other.

配管の内周面を走行する管内走行台車であって、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームモジュールが所定揺動角度以下で配管中心軸に近づくように揺動した際に、隣り合う前記アームモジュールの走行駆動回転体のスポークモジュール同士が咬み合い姿勢となる管内走行台車。 An in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe,
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
An in-pipe traveling carriage in which the spoke modules of the traveling drive rotating bodies of the adjacent arm modules are engaged with each other when the arm module swings so as to approach the central axis of the pipe at a predetermined swing angle or less.

配管の内周面を走行する管内走行台車であって、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームモジュールの揺動変位と相互連動して回転するギヤを相互にかみ合わせることで全ての前記アームモジュールの揺動変位を同期させる揺動同期機構が備えられている管内走行台車。 An in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe,
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
An in-pipe travel cart provided with a swing synchronization mechanism that synchronizes the swing displacements of all the arm modules by mutually meshing gears that rotate in conjunction with the swing displacement of the arm modules.

配管の内周面を走行する管内走行台車であって、
前記管内走行台車の走行方向に延びた台車本体と、
前記配管の周方向で分布するように前記台車本体に配置された複数のアームモジュールからなるアームユニットと、
前記アームモジュールが前記走行方向に対する横断方向に延びた揺動軸心周りで揺動変位するように、前記アームモジュールを取り付けるアームブラケットと、
前記アームモジュールの先端部に取り付けられたリムレスホイールタイプの走行駆動回転体と、
前記走行駆動回転体が前記配管内周面に近づくように前記アームモジュールを付勢する付勢手段とを備え、
前記走行駆動回転体が、車軸を通じて回転するハブと、回転周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の接当部と、前記ハブから延びて前記接当部を先端領域に形成している複数のスポークモジュールとから構成され、
前記アームユニットは、走行方向で前側に位置する前側アームユニットと、走行方向で前記前側アームユニットの後側に位置する後側アームユニットとからなり、前記前側アームユニットに属する前記アームモジュールと、前記後側アームユニットに属する前記アームモジュールとが互いに近接する方向に前記付勢手段によって付勢されている管内走行台車。 An in-pipe traveling carriage that runs on the inner peripheral surface of the pipe,
A carriage body extending in the traveling direction of the in-pipe traveling carriage;
An arm unit composed of a plurality of arm modules arranged in the cart body so as to be distributed in the circumferential direction of the pipe;
An arm bracket to which the arm module is attached so that the arm module is oscillated and displaced about an oscillation axis extending in a direction transverse to the traveling direction;
A rimless wheel type traveling drive rotating body attached to the tip of the arm module;
Urging means for urging the arm module so that the traveling drive rotator approaches the inner peripheral surface of the pipe;
The traveling drive rotating body includes a hub that rotates through an axle, a plurality of contact portions that are spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotation, and extends from the hub to form the contact portion in a tip region. Consisting of multiple spoke modules
The arm unit includes a front arm unit positioned on the front side in the traveling direction and a rear arm unit positioned on the rear side of the front arm unit in the traveling direction, and the arm module belonging to the front arm unit; An in-pipe traveling carriage that is urged by the urging means in a direction in which the arm modules belonging to the rear arm unit are close to each other.

請求項１から１３のいずれか一項に記載の管内走行台車に用いられている走行駆動回転体。 A traveling drive rotating body used in the in-pipe traveling carriage according to any one of claims 1 to 13.