特開 2024-84415 ケーブル巻回装置及び水中ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024084415

(43)【公開日】2024-06-25

(54)【発明の名称】ケーブル巻回装置及び水中ロボット

(51)【国際特許分類】

   B65H 75/48 20060101AFI20240618BHJP

   H02G 11/02 20060101ALI20240618BHJP

   B63C 11/00 20060101ALI20240618BHJP

   B63C 11/48 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

B65H75/48 E

H02G11/02

B63C11/00 B

B63C11/48 D

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198679

(22)【出願日】2022-12-13

(71)【出願人】

【識別番号】390008338

【氏名又は名称】広和株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100183265

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 剣一

(72)【発明者】

【氏名】新堀 貴

【テーマコード（参考）】

3F068

5G371

【Ｆターム（参考）】

3F068AA14

3F068BA11

3F068DA04

3F068EA04

3F068FA06

3F068JA07

5G371AA05

5G371BA05

5G371CA04

(57)【要約】

【課題】スリップリングを用いないケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボットを提供すること。
【解決手段】ケーブル４の先端に接続された作業機と、ケーブル巻回装置３と、を備えた、水中ロボットにおいて、ケーブル巻回装置３は、巻回部３１と非巻回部３２とを有しており、ケーブル４の基端は外部接続用端子に固定されており、巻回部３１は、ケーブル４の巻出し長さ分を巻取るドラム３３を、有しており、非巻回部３２は、ケーブル４の所定長さ分を渦巻き状に収容する空間部３４を、有しており、非巻回部３２は、ドラム３３がケーブル４を巻出すように回転する間は所定長さ分の渦巻きを半径方向に緩め、ドラム３３がケーブル４を巻取るように回転する間は所定長さ分の渦巻きを半径方向に締めるようになっている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻回状態で保持したケーブルの巻出し及び巻取りを行うケーブル巻回装置において、
前記ケーブルは、巻出される側の先端が作業機に連結されるようになっており、且つ、基端が外部接続用端子に接続されるようになっており、
巻回部と、非巻回部と、を備えており、
前記巻回部は、前記ケーブルを巻回状態で保持するとともに、前記ケーブルの前記先端から途中部分までの内の巻出し長さ分を、巻出したり巻取ったりする、ドラムを、有しており、
前記非巻回部は、前記ケーブルの前記途中部分から前記基端までの内の所定長さ分を、渦巻き状で収容する、空間部を、有しており、
前記ドラムと前記空間部との間には、前記ドラムと共に回転する仕切り部材が介設されており、
前記ケーブルの前記途中部分は、前記仕切り部材に固定されており、
前記空間部は、前記ドラムと共に回転する回転軸を、有しており、
前記所定長さ分の渦巻きは、前記空間部の前記回転軸を中心として形成されており、
前記非巻回部は、前記ドラムが前記ケーブルを巻出すように回転する間は前記所定長さ分の渦巻きを前記空間部内で半径方向に緩め、前記ドラムが前記ケーブルを巻取るように回転する間は前記所定長さ分の渦巻きを前記空間部内で半径方向に締めるようになっている、
ことを特徴とするケーブル巻回装置。

【請求項2】

前記ドラムは、前記ケーブルの前記巻出し長さ分を第１周方向に巻取るようになっており、
前記所定長さ分の渦巻きは、前記ケーブルの前記基端側が半径方向外側に来るように、半径方向内側から半径方向外側に向けて、前記第１周方向とは反対の第２周方向に、巻かれた形態を有している、
請求項１記載のケーブル巻回装置。

【請求項3】

前記所定長さ分は、前記ドラムが前記ケーブルを巻出す前において、第２巻数が第１巻数と同じ又はそれ以上となる長さに、設定されており、
前記第１巻数は、前記ドラムに巻回された前記巻出し長さ分の前記ケーブルの巻数であり、
前記第２巻数は、前記空間部における前記ケーブルの渦巻き形態における巻数である、
請求項１記載のケーブル巻回装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか一つに記載のケーブル巻回装置を内蔵しており、
前記ケーブルは、前記先端が前記作業機に連結されており、且つ、前記基端が前記外部接続用端子に接続されており、
前記ケーブル巻回装置は、前記作業機の水中への放出及び水中からの回収を行うために前記ケーブルの巻出し及び巻取りを行うようになっている、
ことを特徴とする水中ロボット。

【請求項5】

前記巻出し長さ分が、前記作業機を放出する際の最大放出距離に設定されている、
請求項４記載の水中ロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻回状態で保持したケーブルの巻出し及び巻取りを行うケーブル巻回装置、及び、該ケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボット、に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボットは、公知である。そのような水中ロボットにおいて、ケーブル巻回装置は、ケーブルの先端に連結された作業機を、ロボット本体から放出したりロボット本体内に回収したりするために、ケーブルの巻出し及び巻取りを行うようになっている。

【0003】

ところで、ケーブルは、一般に、多数本の電線が束ねられた形態を有している。そして、従来のケーブル巻回装置においては、ケーブルと外部電源の接続用端子（外部接続用端子）との接続に、スリップリングが用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２－１０１９１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかるに、スリップリングによる接続では、ノイズが発生しやすい、また、装置構成が複雑である故に故障しやすい、という不具合がある。

【0006】

本発明は、スリップリングを用いないケーブル巻回装置、及び、該ケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボット、を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様は、巻回状態で保持したケーブルの巻出し及び巻取りを行うケーブル巻回装置において、
前記ケーブルは、巻出される側の先端が作業機に連結されるようになっており、且つ、基端が外部接続用端子に接続されるようになっており、
巻回部と、非巻回部と、を備えており、
前記巻回部は、前記ケーブルを巻回状態で保持するとともに、前記ケーブルの前記先端から途中部分までの内の巻出し長さ分を、巻出したり巻取ったりする、ドラムを、有しており、
前記非巻回部は、前記ケーブルの前記途中部分から前記基端までの内の所定長さ分を、渦巻き状で収容する、空間部を、有しており、
前記ドラムと前記空間部との間には、前記ドラムと共に回転する仕切り部材が介設されており、
前記ケーブルの前記途中部分は、前記仕切り部材に固定されており、
前記空間部は、前記ドラムと共に回転する回転軸を、有しており、
前記所定長さ分の渦巻きは、前記空間部の前記回転軸を中心として形成されており、
前記非巻回部は、前記ドラムが前記ケーブルを巻出すように回転する間は前記所定長さ分の渦巻きを前記空間部内で半径方向に緩め、前記ドラムが前記ケーブルを巻取るように回転する間は前記所定長さ分の渦巻きを前記空間部内で半径方向に締めるようになっている、
ことを特徴としている。

【0008】

本発明の第２態様は、前記第１態様のケーブル巻回装置を内蔵しており、
前記ケーブルは、前記先端が前記作業機に連結されており、且つ、前記基端が前記外部接続用端子に接続されており、
前記ケーブル巻回装置は、前記作業機の水中への放出及び水中からの回収を行うために前記ケーブルの巻出し及び巻取りを行うようになっている、
ことを特徴とする水中ロボットである。

【発明の効果】

【0009】

本発明の第１態様及び第２態様によれば、ケーブル巻回装置によるケーブルの巻出し及び巻取りの作業を、ケーブルの基端が不動のまま、実行できる。したがって、本発明によれば、ケーブルの基端が外部接続用端子に固定されていても、ケーブルの巻出し及び巻取りを、支障なく実行できる。すなわち、本発明によれば、ケーブルの外部との接続を、スリップリングを用いることなく、実現できる。よって、スリップリングを用いた場合の不具合を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の水中ロボットの部分透視側面図である。

【図2】本発明のケーブル巻回装置の斜視図である。

【図3】図２のIII－III断面図、すなわち、ケーブル巻回装置の縦断面図である。

【図4】図３のIV－IV断面図である。

【図5】図３のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】作業機を放出する前の状態のケーブル巻回装置におけるケーブルのみを示す斜視図である。

【図7】作業機の放出作業途中の状態のケーブル巻回装置の縦断面図であり、図３に対応する図である。

【図8】図７のVIII－VIII断面図である。

【図9】図７のIX－IX断面図である。

【図10】作業機を放出した後の状態のケーブル巻回装置におけるケーブルのみを示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［第１実施形態］
本実施形態は、本発明のケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボットに関するものである。図１は、水中ロボット１の部分透視側面図である。この水中ロボット１は、前後に延びた円筒状形態のロボット本体１０を有しており、ケーブル４の巻出し及び巻取りを行うケーブル巻回装置３を内蔵している。ケーブル４の先端４１には作業機２が連結されている。ケーブル巻回装置３は、作業機２をロボット本体１０から放出したりロボット本体１０内に回収したりするために、ケーブル４の巻出し及び巻取りを行うようになっている。

【0012】

本体１０の前端面１１は、前方に向かった半球面の形態を有している。本体１０の後端面１２には、推力プロペラ１３が設けられている。本体１０全体は、耐圧構造を有している。なお、本体１０内には、水中ロボット１の作動に必要なその他の機器、例えば、プロペラ１３を駆動する駆動モータ（図示せず）、ケーブル巻回装置３を駆動する駆動モータ９１（図２）、作業機２を制御する制御装置（図示せず）などが、設けられている。

【0013】

作業機２は、水中において所望の作業を行うための機器である。作業機２としては、例えば、探査を行うためのセンサーを使用できるが、これに限るものではない。

【0014】

図２は、ケーブル巻回装置３の斜視図である。図２は、作業機２を放出する前の状態のケーブル巻回装置３を示している。なお、図２では、作業機２の図示を省略している。ケーブル巻回装置３は、ケーブル４を巻回状態で保持するようになっており、ケーブル４の巻出し及び巻取りを行うようになっている。「巻出し」とは、ケーブル４を矢印Ａ方向に前進させることを意味し、「巻取り」とは、ケーブル４を矢印Ｂ方向に後退させることを意味する。ケーブル４は、多数本の電線が束ねられた形態を有している。そして、図１に示されるように、ケーブル４の先端４１には作業機２が連結されており、ケーブル４の基端４２はロボット本体１０内において外部接続用端子５に固定されている。

【0015】

図３は、図２のIII－III断面図、すなわち、ケーブル巻回装置３の縦断面図である。ケーブル巻回装置３は、巻回部３１と非巻回部３２とを有している。

【0016】

巻回部３１は、外壁３０１と仕切り壁３０２との間に構成されており、ケーブル４を巻回するドラム３３を有している。ドラム３３は、ケーブル４を外周壁３３１に並べて巻回するようになっている。外周壁３３１には、ケーブル４が嵌まる溝３３２が形成されている。仕切り壁３０２は、ドラム３３と共に回転するようになっている。図４は、図３のIV－IV断面図であり、巻回部３１に巻回されているケーブル４の状態を示す図である。図４に示されるように、ケーブル４は、ドラム３３に対して第１周方向（矢印Ｘ方向）に巻回されている。

【0017】

非巻回部３２は、仕切り壁３０２と外壁３０３との間に構成された空間部３４を、有している。空間部３４は、ドラム３３の回転軸３３０（図４）と同一軸である、すなわち、ドラム３３と共に回転する、回転軸３４０を、有している。図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。空間部３４の幅Ｗは、１本のケーブル４の太さｗに対して、ｗ＜Ｗ＜２ｗに設定されているので、空間部３４は、ケーブル４を半径方向に並んだ渦巻き形態で収容するようになっている。空間部３４におけるケーブル４の渦巻き形態は、回転軸３４０を中心として、ケーブル４の基端４２が半径方向外側に来るように、半径方向内側から半径方向外側に向けて、第２周方向（矢印Ｙ方向）に巻かれた形態を有している。第２周方向は、第１周方向とは反対の方向である。

【0018】

ケーブル４は、途中部分４３が仕切り壁３０２に固定されている。図６は、図２～図５に示された状態すなわち作業機２を放出する前の状態のケーブル巻回装置３におけるケーブル４のみを示している。巻回部３１のドラム３３は、ケーブル４の先端４１から途中部分４３までの内の巻出し長さ分Ｌ１を巻き取っており、非巻回部３２の空間部３４は、ケーブル４の途中部分４３から基端４２までの内の所定長さ分Ｌ２を渦巻き形態で収容している。巻出し長さ分Ｌ１は、作業機２を放出する際の最大放出距離に設定されている。所定長さ分Ｌ２は、巻数Ｎ２が巻数Ｎ１と同じ又はそれ以上となる長さに、設定されている。巻数Ｎ１は、ドラム３３に巻回された巻出し長さ分Ｌ１のケーブル４の巻数である。巻数Ｎ２は、空間部３４におけるケーブル４の渦巻き形態における巻数である。図６では、すなわち、作業機２を放出する前の状態では、巻数Ｎ２は、図５に示されるように、「５」である。図５に示されるように、作業機２を放出する前においては、非巻回部３２におけるケーブル４の渦巻き形態は締められている。

【0019】

図７は、作業機２の放出作業途中すなわち巻出し作業途中の状態のケーブル巻回装置３の縦断面図であり、図３に対応する図である。図８は、図７のVIII－VIII断面図であり、巻回部３１における巻出し途中のケーブル４の状態を示す図である。図９は、図７のIX－IX断面図であり、空間部３４に収容されているケーブル４の渦巻き形態を示す図である。図１０は、作業機２を放出した後のケーブル巻回装置３におけるケーブル４のみを示している。図９に示されるように、ケーブル４の巻出し作業を行うと、非巻回部３２におけるケーブル４の渦巻き形態は緩んでいく。

【0020】

上記構成の水中ロボット１においては、ケーブル巻回装置３において、作業機２を放出するためにケーブル４の巻出しを行うと、ドラム３３の矢印Ｙ方向への回転に伴って空間部３４の回転軸３４０が回転し、それに伴って、空間部３４に収容されているケーブル４が矢印Ｙ方向へ回転するので、空間部３４のケーブル４の渦巻き形態が、図９に示されるように半径方向に緩んでいく。これは、放出作業が完了するまで続く。このとき、ケーブル４の基端４２は、空間部３４のケーブル４の渦巻き形態が緩むだけであるので、不動である。逆に、作業機２を回収するためにケーブル４の巻取りを行うと、ドラム３３の回転に伴って空間部３４の回転軸３４０が回転し、それに伴って、空間部３４に収容されているケーブル４が矢印Ｘ方向へ回転するので、空間部３４のケーブル４の渦巻き形態が、半径方向に締まっていく。これは、回収作業が完了するまで続く。このとき、ケーブル４の基端４２は、空間部３４のケーブル４の渦巻き形態が締まるだけであるので、不動である。

【0021】

以上のように、上記構成の水中ロボット１のケーブル巻回装置３によれば、ケーブル４の巻出し及び巻取りの作業を、ケーブル４の基端４２が不動のまま、実行できる。したがって、上記構成の水中ロボット１によれば、ケーブル４の基端４２が外部接続用端子５に固定されていても、ケーブル４の巻出し及び巻取り、すなわち、作業機２の放出及び回収を、支障なく実行できる。すなわち、本発明によれば、ケーブル４の外部との接続を、スリップリングを用いることなく、実現できる。よって、スリップリングを用いた場合の不具合を解消できる。

【0022】

［別の実施形態］
第１実施形態はケーブル巻回装置を内蔵した水中ロボットを示しているが、本発明のケーブル巻回装置は、水中ロボットに用いることができるだけではなく、単独で又はその他の装置に付属させて、用いることができる。

【0023】

（単独で用いる場合）
例えば、高い場所での作業に使用できる。すなわち、本発明のケーブル巻回装置を地上に設置しておき、ケーブルの先端に連結した作業機を巻出して高い場所まで移動させ、その場で作業を行うことができる。

【0024】

（その他の装置の付属として用いる場合）
例えば、消防作業と共に用いることができる。すなわち、本発明のケーブル巻回装置を消防車に搭載しておき、現地においてケーブルの先端に連結した作業機を巻出して要作業場所まで移動させ、その場で作業を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明のケーブル巻回装置は、ケーブルの外部との接続を、スリップリングを用いることなく、実現できるので、産業上の利用価値が大である。

【符号の説明】

【0026】

１ 水中ロボット
２ 作業機
３ ケーブル巻回装置
３０２ 仕切り壁（仕切り部材）
３４０ 回転軸
３１ 巻回部
３２ 非巻回部
３３ ドラム
３４ 空間部
４ ケーブル
４１ 先端
４２ 基端
４３ 途中部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】