特許 6170483 管路内撮影車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6170483

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】管路内撮影車

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20060101AFI20170713BHJP

   E03F 9/00 20060101ALI20170713BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20170713BHJP

   G01N 21/954 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   G05D1/02 R

   E03F9/00

   G02B23/24 B

   G01N21/954 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-224789(P2014-224789)

(22)【出願日】2014年11月4日

(65)【公開番号】特開2016-91283(P2016-91283A)

(43)【公開日】2016年5月23日

【審査請求日】2015年12月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】592185666

【氏名又は名称】管清工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091410

【弁理士】

【氏名又は名称】澁谷 啓朗

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 健司

(72)【発明者】

【氏名】飯島 達昭

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 豪人

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４７６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８８４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５１１７８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｄ １／００− １／１２

Ｅ０３Ｆ １／００−１１／００

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管路内を走行して撮影する管路内撮影車であって、
撮影車本体と、この撮影車本体の幅方向両側に取り付けられた一対の走行手段と、前記一対の走行手段に対応して前記撮影車本体に一対設けられた、前記一対の走行手段を回転駆動する駆動モータと、前記撮影車本体に搭載された撮影カメラ及び照明装置と、前記撮影車本体に収容された、前記駆動モータ並びに前記撮影カメラ及び照明装置に電力を供給するバッテリと、前記駆動モータと前記バッテリとの間に配置され、このバッテリから前記駆動モータに流れる過剰電流を検出する障害物センサと、前記障害物センサが前記過剰電流を検出すると前記駆動モータを逆回転させて前記一対の走行手段を後退駆動する切替手段と、を備え、
前記撮影車本体には、この撮影車本体のローリングを検出するロールセンサ及び前記ロールセンサが前記撮影車本体のローリングを検出すると前記駆動モータの作動を制御する制御手段が設けられ、
前記制御手段は、それぞれの前記走行手段が異なる作動態様となり、一方の走行手段が停止し、他方の走行手段が作動を行って前記撮影車本体を非ローリング状態に戻すように、それぞれの前記駆動モータを制御する、ことを特徴とする管路内撮影車。

【請求項2】

前記一対の走行手段は一対の走行車輪装置であり、それぞれの走行車輪装置は、外側にテーパ面を有する車輪本体の内側に小径の補助車部を備えた車輪を含んでいる、ことを特徴とする請求項１記載の管路内撮影車。

【請求項3】

前記車輪は駆動輪であり、前記走行車輪装置はそれぞれ、前記駆動輪を前後に有するとともに、前記駆動輪の間に前記補助車部と同形の従動輪を前記補助車部と同じ高さに有している、ことを特徴とする請求項２記載の管路内撮影車。

【請求項4】

前記撮影車本体には、前記撮影カメラの撮影画像又は撮像を記憶する記憶装置が設けられている、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の管路内撮影車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下水管等の管路内を走行してこの管路内を撮影し、調査する管路内撮影車に関する。

【背景技術】

【0002】

地中に埋設されている下水管には老朽化や地震及び地盤沈下などによりクラックが生じたり、接続個所のずれによる隙間が発生したりするが、このようなクラックや隙間を放置すると、下水管内にクラックや隙間から大量の雨水が流れ込み、流れ込んだこの大量の雨水が下水処理場に運ばれて下水処理場に大きな負担をもたらすおそれがある。また、このようなクラックや隙間から地下水が下水管内に流れ込むと、地中に大きな空洞が形成され、地盤沈下や道路の陥没といった事態も生じかねない。

【0003】

そこで、下水管内の状況を調査し、大きなクラックや接続個所のずれなどが発見された場合には早急にクラック部分やずれにより生じた隙間などを補修する必要があるが、下水管の管径は作業員が入り込めるような大きさではない場合が多く、下水管内の調査には、下水管内を走行して下水管内部を撮影する撮影車が用いられている。

【0004】

下水管内を走行する撮影車としては、モータによって駆動される走行手段を有する撮影車本体の前方にカメラを配置したものが用いられていて、この撮影車は走行手段の作動により下水管内を走行しながらカメラで下水管の内部を撮影していく。モータへの電力の供給は地上から電力ケーブルを介して行われ、カメラの撮影画像又は映像は信号ケーブルを介して地上のモニターに映し出される。そして、このモニターに映し出された映像を確認しながら地上でモータの作動を制御し走行手段を作動させている。

【0005】

しかしながら、このような撮影車は高価であり取り扱いも複雑であるため、この撮影車を用いた調査はコスト高となっている。そこで、取り扱いが簡単な撮影車として、例えば特許文献１には、モータに電力を供給するバッテリを搭載し、カメラで撮影した画像を記憶する記憶部を内蔵している自走式管内検査ロボットが記載されている。このような自走式管内検査ロボットは、下水管の開口部に配置してモータを作動させるだけで下水管の中を自動的に走行し、走行過程でカメラにより撮影した画像又は映像を記憶部に記憶していく。調査結果の確認は、下水管から取り出した自走式管内検査ロボットの記憶部に記録されている画像又は映像を確認することにより行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】実用新案登録第３１３３６６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１に記載されたようなバッテリ搭載型の自走式管内検査ロボットでは、障害物に衝突して走行できなくなったときの対処が問題となる。特許文献１には、モータとして正逆回転の切替えが可能なＤＣモータを用い、無線による遠隔操作でモータの正逆回転を切り替えられるように構成することが記載されているが、装置が複雑化してしまう。また、命綱を取り付けておいて前進不能となったときに命綱でロボットを引きずり戻すという対処方法も記載されているが、無限軌道部が前進作動している状態でロボットを引き戻すのは容易ではない。

【0008】

そこで本発明は、簡単な構成であって障害物により前進が妨げられたときの回収性に優れた管路内撮影車の提供を目的とする。

【0009】

この目的を達成するための本発明の管路内撮影車は、管路内を走行して撮影する管路内撮影車であって、撮影車本体と、この撮影車本体の幅方向両側に取り付けられた一対の走行手段と、前記撮影車本体に設けられた、前記一対の走行手段を回転駆動する駆動モータと、前記撮影車本体に搭載された撮影カメラ及び照明装置と、前記撮影車本体に収容された、前記駆動モータ並びに前記撮影カメラ及び照明装置に電力を供給するバッテリと、を備え、前記駆動モータと前記バッテリとの間には、このバッテリから前記駆動モータに流れる過剰電流を検出する障害物センサが配置され、前記障害物センサが前記過剰電流を検出すると前記駆動モータを逆回転させて前記一対の走行手段を後退駆動する切替手段が設けられているものである。管路内撮影車が障害物にあたるとバッテリから過剰電流が流れるが、この過剰電流を検出して前進不能を判断し駆動モータを反転させる。前進不能は、例えば過剰電流が所定時間流れたときに判断される。撮影車本体に撮影カメラの撮影画像又は撮像を記憶する記憶装置を設けることができる。

【0010】

一対の走行手段は一対の走行車輪装置とすることができる。それぞれの走行車輪装置は、外側にテーパ面を有する車輪本体の内側に小径の補助車部を備えた車輪を含んでいることが好ましい。

【0011】

駆動モータを一対の走行手段に対応して一対配置し、撮影車本体に、この撮影車本体のローリングを検出するロールセンサ及びこのロールセンサが撮影車本体のローリングを検出すると駆動モータの作動を制御する制御手段を設けておき、制御手段が駆動モータを制御し、それぞれの走行手段が異なる態様で作動して撮影車本体を非ローリング状態に戻すといったように構成するのが効果的である。制御手段は例えば、一方の走行手段が停止し、他方の走行手段が作動を行うように駆動モータを制御する。制御手段は、ロールセンサが撮影車本体のローリングを検出している時間が長くなると、停止させた駆動モータを一時的に回転させ、再び停止させるように構成できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の管路内撮影車は構造が簡単で安価であり、しかも取り扱い性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る管路内撮影車の全体斜視図である。

【図2】管路内撮影車の平面図である。

【図3】撮影車本体の後端部を示す図である。

【図4】撮影車本体の内部に形成された収容室の別の開閉構造を示す図である。

【図5】撮影装置の構成の変更例を概略的に説明する。

【図6】走行車輪装置の構成の変更例を示す斜視図である。

【図7】走行車輪装置の構成の変更例を示す平面図である。

【図8】走行車輪装置の制御回路構成を示す図である。

【図9】ＤＣモータの傾き制御の具体的な一例を説明するタイミングチャートである。

【図10】ＤＣモータの逆転制御の具体的な一例を説明するタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0015】

図１乃至図３を参照して本発明に係る管路内撮影車の全体的な構成を説明する。

【0016】

管路内撮影車１は、直方体状の撮影車本体３と、この撮影車本体３の幅方向両側又は左右両側に取り付けられた一対の走行車輪装置５と、撮影車本体３の前端部に設けられた撮影装置７と、を備えている。撮影車本体３内には、バッテリ９と、このバッテリ９から電力の供給を受けて走行車輪装置５を回転駆動する一対のＤＣモータ１１（図８参照）と、撮影装置７からの撮影画像又は映像を受け取ってメモリーカード１３（記憶装置）に格納する、カードスロットを有するカードアダプタ１５（記憶装置）と、撮影車本体３のローリングを検出するジャイロセンサやポテンショメータなどのロールセンサ（図８の符号１７参照）とが収容されていて、一対のＤＣモータ１１の一方は一方の走行車輪装置５を駆動するようにこの一方の走行車輪装置５に接続され、他方のＤＣモータ１１は他方の走行車輪装置５を駆動するようにこの他方の走行車輪装置５に接続されている（図８も参照）。なお、図１に符号１８で示すように撮影車本体３の後端部に引き戻し用のワイヤ又は紐を取り付けておくこともできる。また、符号２０、２２はＤＣモータ１１及び撮影装置７用の押しボタンスイッチである。

【0017】

撮影装置７は、撮影車本体３の前端部に固定された支持体１９と、この支持体１９に取り付けられたテレビカメラ（撮影カメラ）２１と、このテレビカメラ２１の外側に位置するように、支持体１９に取り付けられた４つの照明ライト（照明装置）２３、２５とを有し、支持体１９の上側には上側カバー２７が固定されていて、支持体１９は取り付け高さを調整して撮影車本体３に固定できるように構成されている。撮影車本体３の前端部の下側には先端部に保護バー２９を有するカメラ保護部材３１が前方に突出するように設けられている。テレビカメラ２１の上側に配置された２つの照明ライト２３は非広角ライトであり、テレビカメラ２１の左右両側に配置された２つの照明ライト２５は広角ライトである。

【0018】

一対の走行車輪装置５はそれぞれ、前後一対の駆動輪３３と、一対の駆動輪３３の中間に配置された一つの従動輪３５とを有している。それぞれの駆動輪３３及び従動輪３５は、円盤の外側面をテーパ状に膨らませたような形状を有して円盤状部３７と断面台形状のテーパ状部３９とを一体的に備えている。円盤状部３７の外周面には断面円弧状の突出部４１が周方向に等間隔で多数形成され、テーパ状部３９の外面には突出部４１に対応してうろこ状の凹凸形状部分４３が突出して放射状に形成されている。

【0019】

撮影車本体３の後端部には開閉可能又は取り付け及び取り外し可能な蓋４５が設けられ、この蓋４５の内側には収容室４７が形成されていて、収容室４７内にはバッテリ９やカードアダプタ１５などが収容されている。充電時又は画像確認時にはこの蓋４５を開けてバッテリ９やメモリーカード１３を取り出す。カードアダプタ１５はメモリーカード１３の取り扱いに便宜となるような位置に配置する。蓋４５は、下側が後方に位置するように傾いた状態で、撮影車本体３の後端部の上側に設けられたガイド部材４８内に上端部をスライドさせて差し込んでから（図３ａの矢印参照）、収容室４７の開口周辺に当接するまで下側を前方に押し込み、ヒンジ連結されている押え部材４９を回転させて蓋４５の下側を押えることにより収容室４７の開口を閉じるように構成されている（図３ｂ参照）。蓋４５は、押え部材４９を反転させて下側を後方に引き出し、上端部がガイド部材４８から抜け出るまで横方向にスライドさせて取り外すことができる（図３ｃ参照）。なお、図４に示すように撮影車本体３の上面部を開閉可能な蓋５１として構成し、この蓋５１により撮影車本体３内に形成された収容室を開閉するように構成してもよい（仮想線は蓋５１の半開放状態を示す）。

【0020】

次に、図５を参照して撮影装置７の構成の変更例を説明する。

【0021】

撮影装置７はテレビカメラ２１の左右両側に非広角ライト２３と広角ライト２５とを一つずつ配置して構成することができる（図５ａ）。撮影装置７はまた、テレビカメラ２１の左右両側に広角ライト２５及び監視用テレビカメラ５２を一つずつ配置して構成することができる（図５ｂ）。監視用テレビカメラ５２の撮影画像又は映像は信号ケーブル５３を介してハンディタイプのモニター５５にリアルタイムで映し出すことができるように構成される。モニター５５により例えばマンホール又は地上で管路内画像又は映像を確認できる。

【0022】

図６及び図７を参照して走行車輪装置５の構成の変更例を説明する。

【0023】

一対の走行車輪装置５はそれぞれ、図６に示すような、前後一対の駆動輪５７と、一対の駆動輪５７の中間に配置された一つの従動輪５９とを有するように構成できる。それぞれの駆動輪５７は、円盤の外側面をテーパ状に膨らませたような形状を有して円盤状部６０と断面台形状のテーパ状部６１とを一体的に備える車輪本体と、円盤状部６０の内側に設けられた、円盤状部６０よりも小径の、短い円柱状の補助車部６３とを一体的に有している。円盤状部６０及び補助車部６３の外周面には断面四角形状の突出部６５が周方向に等間隔で多数形成され、テーパ状部６１の外面には突出部６５に対応して断面四角形状の突出部６７が放射状に形成されている。従動輪５９は補助車部６３と同一形状に形成され、補助車部６３と同一の高さ位置に取り付けられている。補助車部６３を形成することにより障害物を乗り越える機能が増大する。

【0024】

図８乃至図１０を参照して走行車輪装置５の制御態様を説明する。

【0025】

左右一対の走行車輪装置５のそれぞれを駆動するように左右一対のＤＣモータ１１が左右それぞれの駆動輪３３（図６に示す走行車輪装置５の場合には駆動輪５７）に接続されて撮影車本体３内に配置されている。ＤＣモータ１１とバッテリ９との間にはモータ制御回路が構成されていて、左右一対のＤＣモータ１１はこのモータ制御回路によって正転、逆転及び一方のみの回転を行うように制御される。モータ制御回路の図８上左側のリレー６９は、撮影車本体３が右側に所定角度ローリングしたこと又は所定角度以上ローリングしたこと（撮影車本体３の右側が上昇したこと）をロールセンサ検出部１７が検出したときに開いて左側のＤＣモータ１１を停止させ、撮影車本体３の右側へのローリングが所定角度に戻ったこと又は所定角度以下となったことをロールセンサ検出部１７が検出したときに閉じて左側のＤＣモータ１１を再び作動させる。モータ制御回路の図８上右側のリレー７１は、撮影車本体３が左側に所定角度ローリングしたこと又は所定角度以上ローリングしたこと（撮影車本体３の左側が上昇したこと）をロールセンサ検出部１７が検出したときに開いて右側のＤＣモータ１１を停止させ、撮影車本体３の左側へのローリングが所定角度に戻ったこと又は所定角度以下となったことをロールセンサ検出部１７が検出したときに閉じて右側のモータ１１を再び作動させる。したがって、撮影車本体３が右側に傾くと、右側の走行車輪装置５は前進作動しているが、左側の走行車輪装置５は作動を停止するので撮影車本体３は左側に復帰回転して非ローリング状態に戻る。反対に撮影車本体３が左側に傾くと、左側の走行車輪装置５は前進作動しているが、右側の走行車輪装置５は作動を停止するので撮影車本体３は右側に復帰回転して非ローリング状態に戻る。リレー６９、７１及びロールセンサ検出部１７は制御手段を構成する。なお、ここではＤＣモータ１１用の押しボタンスイッチ２０の図示は省略している。

【0026】

図９のタイミングチャートを参照してＤＭモータ１１の傾き制御の具体的な一例を説明すると、ロールセンサ検出部１７のロールセンサの出力電圧が撮影車本体３の左側への所定角度のローリングを示すまで上昇すると、ロールセンサ検出部１７又はロールセンサ検出部１７のコンパレータの左検出信号がオンとなる（時刻ｔ１）。そうすると、モータ停止時間を設定するロールセンサ検出部１７の第１のタイマＴ１がオンとなり、第１のタイマＴ１の設定時間が経過するまで右のリレー７１が開いて右のＤＭモータ１１が回転を停止する。ただし、第１のタイマＴ１の設定時間内であっても検出信号がオフとなればリレーが閉じてＤＭモータ１１は回転を再開する（時刻ｔ２参照）。ロールセンサ検出部１７の第２のタイマＴ２はセンサ無視時間を設定し、第１のタイマＴ１のオンと同時にオンとなるが、第１のタイマＴ１よりも長い設定時間を有している。また、ロールセンサ検出部１７のロールセンサの出力電圧が撮影車本体３の右側への所定角度のローリングを示すまで上昇すると、ロールセンサ検出部１７又はロールセンサ検出部１７のコンパレータの右検出信号がオンとなる（時刻ｔ３）。そうすると、第１のタイマＴ１がオンとなり、第１のタイマＴ１の設定時間が経過するまで左のリレー６９が開いて左のＤＭモータ１１が回転を停止する。第１のタイマＴ１がオフとなった時刻ｔ４で右検出信号がオンのままでも第２のタイマＴ２の設定時間が経過する時刻ｔ５までは第１のタイマＴ１はオンとはならないので、時刻ｔ４からｔ５までは左のリレー６９が閉じて左のＤＭモータ１１は一旦回転し、時刻ｔ５の第１のタイマＴ１のオンで再び左のリレー６９が開いて左のＤＭモータ１１が回転を停止する。そして、時刻ｔ６の右検出信号のオフで左のリレー６９が閉じて左のＤＭモータ１１が回転を再開する。なお、第２のタイマＴ２の設定時間内に検出信号が再びオンとなってもリレーは開かない（時刻ｔ７参照）。

【0027】

切替スイッチ（切替手段）７３は過剰電流センサ検出部（障害物センサ検出部）７５が所定値以上の電流を検出したときに作動し、左側のＤＣモータ１１、右側のＤＣモータ１１又は両方のＤＣモータ１１に流れる電流の向きを逆にしてＤＣモータ１１を逆方向に回転させる。したがって、管路内撮影車１が管路内の障害物に当たって前進できなくなると一対の走行車輪装置５が逆回転して管路内撮影車１を例えば調査開始点まで後退させる。なお、走行車輪装置５が逆回転しているときに撮影車本体３が所定角度まで又は所定角度以上ローリングしたことをロールセンサ検出部１７が検出したときは、管路内撮影車１が前進しているときと同様に一方の走行車輪装置５だけが後退作動を停止する。

【0028】

図１０のタイミングチャートを参照してＤＭモータ１１の逆転制御の具体的な一例を説明すると、過剰電流センサ検出部７５の過剰電流センサ（障害物センサ）の出力電圧が過剰電流を示すまで上昇すると（時刻ｔ１）、過剰電流センサ検出部７５のコンパレータの信号が遅延してオンとなる（時刻ｔ２）。コンパレータの信号は、過剰電流センサの出力電圧が通常電流を示すまで下降すると（ｔ３）、遅延してオフとなる（時刻ｔ４）。コンパレータの信号がオンとなると、切替スイッチ７３の切替時刻を設定する過剰電流センサ検出部７５のタイマＴがオンとなり、タイマＴの設定時間が経過した時刻ｔ５にコンパレータの信号がオンのままであれば、切替スイッチ７３は切り替わりＤＭモータ１１を逆転させる。ＤＭモータ１１が逆転すれば走行車輪装置５は後退作動を開始する。ここでは、コンパレータの信号は時刻ｔ５の前の時刻ｔ４でオフとなっているので切替スイッチ７３は切り替わらない。時刻ｔ６で過剰電流センサの出力電圧が過剰電流を示すまで再び上昇すると、コンパレータは遅延して再びオンとなりタイマＴもオンとなるが（時刻ｔ７）、タイマＴの設定時間が経過した時刻ｔ８でコンパレータの信号はオンのままである。したがって、時刻ｔ８で切替スイッチ７３は切り替わりＤＭモータ１１を逆転させ、ＤＭモータ１１の正転により前進作動していた走行車輪装置５は後退作動する。切替スイッチ７３にはラッチがかかり、コンパレータの信号が時刻ｔ９でオフとなっても切替状態は保持される。

【0029】

なお、ＣＰＵを有するコントローラを配置し、コントローラがロールセンサ及び過剰電流センサの出力に基づいてリレー６９、７１及び切替スイッチ７３を制御するように構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明の管路内撮影車１は下水管内を低コストで調査できる。

【符号の説明】

【0031】

１ 管路内撮影車
３ 撮影車本体
５ 走行車輪装置
７ 撮影装置
９ バッテリ
１１ ＤＣモータ
１７ ジャイロセンサやポテンショメータなどのロールセンサ
７３ 切替スイッチ（切替手段）
７５ 過剰電流センサ（障害物センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】