特許 6795784 空孔内検査装置

(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】6795784

(24)【登録日】2020年11月17日

(45)【発行日】2020年12月2日

(54)【発明の名称】空孔内検査装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 23/24 20060101AFI20201119BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20201119BHJP

   A61B 1/01 20060101ALI20201119BHJP

【ＦＩ】

   G02B23/24 A

   A61B1/00 715

   A61B1/01

   G02B23/24 B

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-222337(P2016-222337)

(22)【出願日】2016年11月15日

(65)【公開番号】特開2018-81167(P2018-81167A)

(43)【公開日】2018年5月24日

【審査請求日】2019年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003713

【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107700

【弁理士】

【氏名又は名称】守田 賢一

(72)【発明者】

【氏名】布施 直紀

【審査官】 岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−１０２２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１９６２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端から画像を取り込み、取り込んだ画像を基端方向へ伝達する画像伝達用のケーブルを有し、当該ケーブルの基端に設けられた操作具によって先端部が所定方向へ所定量屈曲させられて画像取り込みの視野方向が変更可能な遠隔画像取得手段と、前記ケーブルの先端部外周に設けられ当該先端部外周よりも大径で円滑な外周面を有するガイド部材とを備え、前記ケーブルには前記先端部を除く本体部に少なくとも一つの補助ガイド部材が設けられ、前記補助ガイド部材は前記ケーブルの本体部外周よりも大径で円滑な外周面を有するとともに前記ケーブルに沿って移動可能であり、かつ前記ガイド部材よりも大径でかつケーブル基端方向に位置する前記補助ガイド部材がケーブル先端方向に位置する前記補助ガイド部材よりも相対的に大径となっている空孔内検査装置。

【請求項2】

前記操作具はロボットアームによって操作され、前記ロボットアームは予め記憶された前記操作具の操作位置と前記ケーブルの先端部の屈曲位置との誤差を解消するようにその操作位置を補正するように設定されている請求項１に記載の空孔内検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は検査対象の空孔内に画像を取り込むためのケーブルを挿入して空孔内の検査を行う空孔内検査装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

このような空孔内検査装置ではケーブルの画像取り込み用先端をケーブル基端に設けた操作具で所定方向へ屈曲させて画像を取り込む視野方向を変更できるようにしているが、狭小な空孔内へ挿入されたケーブルの先端の屈曲方向を正確に視認することは困難であり、屈曲した先端が空孔の内壁に触れて損傷する等の問題があった。

【0003】

なお、特許文献１には、ボアスコープの挿入部の姿勢や位置を検出するために加速度センサや距離センサを設けたものが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−２７３６０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は画像取り込み用のケーブル先端が空孔の内壁に触れて損傷するのを簡易な構造で確実に防止できるようにした空孔内検査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】

【0006】

上記目的を達成するために、本第１発明では、先端から画像を取り込み、取り込んだ画像を基端方向へ伝達する画像伝達用のケーブル（２）を有し、当該ケーブル（２）の基端に設けられた操作具（１）によって先端部（２１）が所定方向へ所定量屈曲させられて画像取り込みの視野方向が変更可能な遠隔画像取得手段（Ｅ）と、前記ケーブル（２）の先端部（２１）外周に設けられ当該先端部（２１）外周よりも大径で円滑な外周面を有するガイド部材（４）とを備え、前記ケーブル（２）には前記先端部（２１）を除く本体部に少なくとも一つの補助ガイド部材（５Ａ，５Ｂ）が設けられ、前記補助ガイド部材（５Ａ，５Ｂ）は前記ケーブル（２）の本体部外周よりも大径で円滑な外周面を有するとともに前記ケーブル（２）に沿って移動可能であり、かつ前記ガイド部材（４）よりも大径でかつケーブル基端方向に位置する前記補助ガイド部材（５Ｂ）がケーブル先端方向に位置する前記補助ガイド部材（５Ａ）よりも相対的に大径となっている。

【0007】

本第１発明において、空孔内にケーブルを挿入すると、ケーブルの先端部の外周に設けたガイド部材が空孔の内壁に接触し、ケーブルの先端部が空孔の内壁に直接触れることは無い。したがって、ケーブルの先端部が空孔の内壁に触れて損傷することが防止される。そして、奥に向かって漸次小径となる空孔内へケーブルを挿入すると、補助ガイド部材はこれとほぼ同径となった空孔の長手方向の各位置に留められる。このような補助ガイド部材によってケーブルは空孔のほぼ中心に保持されるから、ケーブルの先端部がより確実に位置決めされる。

【0010】

本第２発明では、前記操作具（１）はロボットアームによって操作され、前記ロボットアームは予め記憶された前記操作具（１）の操作位置と前記ケーブル（２）の先端部（２１）の屈曲位置との誤差を解消するようにその操作位置を補正するように設定されている。

【0011】

本第２発明によれば、経年変化等によって操作具の操作位置とケーブルの先端部の屈曲位置との間に誤差を生じるようになっても、この誤差を解消してケーブルの先端部を所定の位置へ屈曲させることができる。

【0012】

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明の空孔内検査装置によれば、画像取り込み用のケーブル先端が空孔の内壁に触れて損傷するのを簡易な構造で確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態における空孔内検査装置の全体斜視図である。

【図2】ケーブル先端部の斜視図である。

【図3】ケーブルをターボチャージャのコンプレッサ吸気流路内に挿入した状態を示す破断斜視図である。

【図4】ケーブルをターボチャージャのコンプレッサ吸気流路内に挿入した状態を示す概略断面図である。

【図5】操作具の操作棒の操作軌跡とこれに対応するケーブル先端部の移動軌跡を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態における、ケーブル先端部の側面図である。

【図7】ケーブルに装着されたガイド部材の側面図である。

【図8】ケーブルをターボチャージャのコンプレッサ吸気流路内に挿入した状態を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

【0016】

（第１実施形態）
図１には空孔内検査装置の外観を示す。空孔内検査装置は遠隔画像取得手段としての工業用内視鏡Ｅを備えている。工業用内視鏡Ｅは操作具（ジョイスティック）１とこれから延びるケーブル２を備えており、ケーブル２の先端部２１には画像撮影用のＣＣＤカメラ３が前方に向けて設けられている。

【0017】

操作具１は公知のもので、一方の手で把手部１１を握り、操作棒１２を所定方向へ傾動操作するとケーブル２内に通された操作ワイヤを介して、操作棒１２の操作姿勢に応じて上記ケーブル２の先端部２１が所定方向へ所定量屈曲させられて、カメラ３の画像取り込みの視野方向が変更される。カメラ３で得られた画像はケーブル２を経て操作具１へ伝達され、操作具１のディスプレイ１３上に表示される。ここで本実施形態では、ケーブル先端部２１のカメラ３の外周にガイド部材４が設けられている。

【0018】

ガイド部材４の詳細を図２に示す。ガイド部材４は金属あるいは樹脂等よりなる球体で、その中心に径方向へ貫通する通孔４１が形成されて、当該通孔４１内にカメラ３がその前端をガイド部材４外へ露出させるようにして挿入装着されている。カメラ３はこれに直交する方向からガイド部材４内へ捩じ込まれたネジ４２によって固定されている。上記ガイド部材４は球体であるからケーブル２の外周面よりも大径の円滑な外周面を有している。

【0019】

このようなガイド部材４を装着したケーブル２を検査対象である例えばターボチャージャＣＨの空孔たるコンプレッサ吸気流路Ｐ内に挿入した状態を図３、図４に示す。吸気流路Ｐは、ケーブル２が挿入される外周部から内周部へ渦巻き状に縮径しつつ湾曲しており、かつその内径は漸次小さくなっている。そして、リジッドスリーブ２２（図３）内に挿入されたケーブル２が相対的に大径の開口Ｐ１から漸次小径となる吸気流路Ｐ内へ挿入されている。

【0020】

このようなコンプレッサ吸気流路Ｐ内にケーブル２を挿入すると、ケーブル２の先端部２１の外周に設けたガイド部材４が上記吸気流路Ｐの内壁に接触してケーブル２の先端部２１を当該吸気流路Ｐに沿って湾曲させる。この間、ケーブル２の先端部２１が吸気流路Ｐの内壁に直接触れることは無いから、ケーブル先端部２１に設けられたカメラ３が吸気流路Ｐの内壁に触れて損傷することが防止される。また、ケーブル２の先端部２１、すなわちカメラ３が吸気流路Ｐの内壁から常にガイド部材４の一定径以上離れてガイドされるから、吸気流路Ｐの内壁を常に一定間隔離れた位置から観察することが可能である。

【0021】

ところで、操作具１上の操作棒１２を図５の破線で示すように所定径の円を描くように操作しても、経年変化等によって操作ワイヤの引張量が変動するため、図５の実線で示すように実際のケーブル先端部２１の屈曲位置、すなわちカメラ３の視野方向は変動する。

【0022】

そこで、双腕型ロボットを使用して、一方のロボットアームで操作具１の把手部１１を把持しつつ他方のロボットアームで操作棒１２を操作するようにして、操作棒１２の操作位置とこれに対応するケーブル先端部２１の屈曲位置をドライラン（空運転）で確認し、両者間の位置誤差をロボット制御装置のメモリーに記憶しておく。そして、実際の検査時にはロボットアームによる操作棒１２の操作量を、上記位置誤差を解消するように補正して行うようにすれば、常にケーブル先端部２１の屈曲位置を所望の位置にすることができ、カメラ３を吸気流路内壁の所定位置に向けてここの画像を正確に得ることができる。

【0023】

（第２実施形態）
図６に示すように、ケーブル先端部２１のカメラ３の外周のガイド部材４に加えて、ケーブル２の本体部外周に複数の補助ガイド部材５Ａ，５Ｂを設ける。補助ガイド部材５Ａ，５Ｂはガイド部材４と同様の球体で、その大きさはガイド部材４よりも大きくかつケーブル基端方向にあるものがより大径となっている。各補助ガイド部材５Ａ，５Ｂは図７に示すようにケーブル２の通過部分で直交方向から、内蔵するプランジャ５１でケーブル２を挟持している。このような構造によって、各補助ガイド部材５Ａ，５Ｂはケーブル２に沿って移動可能に当該ケーブル２に装着されている。

【0024】

このような構造によれば、上述した空孔としてのコンプレッサ吸気流路Ｐの、奥に向かって漸次小径となる空間内へケーブル２を挿入すると、図８に示すように、ケーブル２の基端側にある最も大径の補助ガイド部材５Ｂがこれよりも小径となった吸気流路Ｐの内壁に阻まれてその移動を停止し、さらにケーブル２を挿入すると次はやや小径の補助ガイド部材５Ａが、これよりも小径となった吸気流路Ｐの内壁に阻まれてその移動を停止する。

【0025】

このようにして、複数の補助ガイド部材５Ａ，５Ｂがこれとほぼ同径となった吸気流路Ｐの長手方向の複数位置にそれぞれ留められる。これにより、ケーブル２が吸気流路Ｐのほぼ流路中心に補助ガイド部材５Ａ，５Ｂによって保持され位置決めされることになり、カメラ３を装着したケーブル２の先端部２１がより確実に位置決めされて、カメラ３で画像が取得された吸気流路Ｐの内壁の位置の特定がより容易となる。

【0026】

（他の実施形態）
ガイド部材および補助ガイド部材としては上記各実施形態で示した球体に限られず、例えば、ケーブルの外周から突出し湾曲する板バネ体のようなものでも良い。
ケーブルの先端にカメラを設けず、ケーブルを光ファイバーにしてケーブルの基端にカメラを設ける構造のものであっても良い。

【符号の説明】

【0027】

１…操作具、２…ケーブル、２１…ケーブル先端部、３…カメラ、４…ガイド部材、５Ａ，５Ｂ…補助ガイド部材、Ｅ…工業用内視鏡（遠隔画像取得手段）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】