JPH08216876A - 管内移動装置 - Google Patents
管内移動装置Info
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- JPH08216876A JPH08216876A JP7025223A JP2522395A JPH08216876A JP H08216876 A JPH08216876 A JP H08216876A JP 7025223 A JP7025223 A JP 7025223A JP 2522395 A JP2522395 A JP 2522395A JP H08216876 A JPH08216876 A JP H08216876A
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- laminated piezoelectric
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Links
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 10
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
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- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】装置全体が配管内で安定した姿勢を保ち、安定
な状態で移動可能な管内移動装置を提供する。 【構成】慣性体1と、この慣性体1に連結され電圧の印
加および解除により伸縮変形する圧電素子2a,2bと
を備え、この圧電素子2a,2bにて上記慣性体1を慣
性駆動することにより移動する管内移動装置において、
上記装置の前後の端部にそれぞれ管壁に接触する2個ず
つの足4a,4bおよび4c,4dを設け、これら2個
づつの足4a,4bおよび4c,4dは中心軸に対して
互いに対称に設けられていることを特徴とする。 【作用】前後端部に2本ずつの足を対称位置に設けたの
で、これら足がそれぞれ配管の直径部内面に接触するよ
うになり、装置を安定姿勢に保つことができ、移動する
場合でも装置を安定した姿勢に保つことができる。
な状態で移動可能な管内移動装置を提供する。 【構成】慣性体1と、この慣性体1に連結され電圧の印
加および解除により伸縮変形する圧電素子2a,2bと
を備え、この圧電素子2a,2bにて上記慣性体1を慣
性駆動することにより移動する管内移動装置において、
上記装置の前後の端部にそれぞれ管壁に接触する2個ず
つの足4a,4bおよび4c,4dを設け、これら2個
づつの足4a,4bおよび4c,4dは中心軸に対して
互いに対称に設けられていることを特徴とする。 【作用】前後端部に2本ずつの足を対称位置に設けたの
で、これら足がそれぞれ配管の直径部内面に接触するよ
うになり、装置を安定姿勢に保つことができ、移動する
場合でも装置を安定した姿勢に保つことができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、工業配管や生体管路な
どの内部を慣性力を利用して自走可能な管内移動装置に
関する。
どの内部を慣性力を利用して自走可能な管内移動装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】最近、原子力発電プラントなどで使用さ
れている内径数mmの配管内の傷を検査する装置として、
マイクロ検査マシンが開発されている。この種のマイク
ロ検査マシンは、外径が数mmで上記配管内を自由に動き
得る大きさに形成されており、先端に管内の傷を検査す
るセンサーを有し、その後に駆動部を備えている。駆動
部は、慣性体に電圧の印加および解除により伸縮作動す
る圧電素子、例えば積層圧電体を連結して構成されてお
り、圧電素子の伸縮作用により慣性体の慣性を利用して
寸道移動するようになっている。
れている内径数mmの配管内の傷を検査する装置として、
マイクロ検査マシンが開発されている。この種のマイク
ロ検査マシンは、外径が数mmで上記配管内を自由に動き
得る大きさに形成されており、先端に管内の傷を検査す
るセンサーを有し、その後に駆動部を備えている。駆動
部は、慣性体に電圧の印加および解除により伸縮作動す
る圧電素子、例えば積層圧電体を連結して構成されてお
り、圧電素子の伸縮作用により慣性体の慣性を利用して
寸道移動するようになっている。
【0003】すなわち、このような慣性力を利用した寸
道型の管内移動装置は、特開平4−176770号公報
に示されており、圧電素子に印加する駆動電圧を制御す
るとこの圧電素子が伸縮し、この伸縮作動のいずれか一
方の動きを慣性体の慣性により規制することによって装
置全体を移動させ、このような移動を繰り返して管内を
自走行するようになっている。
道型の管内移動装置は、特開平4−176770号公報
に示されており、圧電素子に印加する駆動電圧を制御す
るとこの圧電素子が伸縮し、この伸縮作動のいずれか一
方の動きを慣性体の慣性により規制することによって装
置全体を移動させ、このような移動を繰り返して管内を
自走行するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に示された従来の管内移動装置は、伸縮作動する圧電
素子の一端に管内の摩擦力を受ける移動体を設けるとと
もに他端に上記移動体より質量の小さな慣性体を設け、
移動装置全体は上記移動体により支えられる構造となっ
ている。このため、装置全体は片端支持の構造となり、
自立が不安定であり、移動体の管壁との接触面積が大き
いので管壁表面の影響を大きく受けて移動が不安定であ
るという問題がある。
報に示された従来の管内移動装置は、伸縮作動する圧電
素子の一端に管内の摩擦力を受ける移動体を設けるとと
もに他端に上記移動体より質量の小さな慣性体を設け、
移動装置全体は上記移動体により支えられる構造となっ
ている。このため、装置全体は片端支持の構造となり、
自立が不安定であり、移動体の管壁との接触面積が大き
いので管壁表面の影響を大きく受けて移動が不安定であ
るという問題がある。
【0005】また、配管の通路が屈曲している場合、移
動装置の先端を屈曲方向へ向けて円滑に変更し難いとい
う不具合もある。この発明はこのような事情にもとづき
なされたもので、その目的とするところは、装置全体が
配管内で安定した姿勢を保ち、安定な状態で移動可能な
管内移動装置を提供しようとするものである。
動装置の先端を屈曲方向へ向けて円滑に変更し難いとい
う不具合もある。この発明はこのような事情にもとづき
なされたもので、その目的とするところは、装置全体が
配管内で安定した姿勢を保ち、安定な状態で移動可能な
管内移動装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、慣性
体と、この慣性体に連結され電圧の印加および解除によ
り伸縮変形する圧電素子とを備え、この圧電素子にて上
記慣性体を慣性駆動することにより移動する管内移動装
置において、上記装置の前後の端部にそれぞれ管壁に接
触する2個ずつの足を設け、これら2個づつの足は中心
軸に対して互いに対称に設けられていることを特徴とす
る管内移動装置である。
体と、この慣性体に連結され電圧の印加および解除によ
り伸縮変形する圧電素子とを備え、この圧電素子にて上
記慣性体を慣性駆動することにより移動する管内移動装
置において、上記装置の前後の端部にそれぞれ管壁に接
触する2個ずつの足を設け、これら2個づつの足は中心
軸に対して互いに対称に設けられていることを特徴とす
る管内移動装置である。
【0007】請求項2の発明は、前後合計4本の足は、
中心軸を通る平面上に設けられていることを特徴とする
請求項1に記載の管内移動装置である。請求項3の発明
は、前部の足と後部の足は中心軸の回りに互いに回転可
能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
管内移動装置である。
中心軸を通る平面上に設けられていることを特徴とする
請求項1に記載の管内移動装置である。請求項3の発明
は、前部の足と後部の足は中心軸の回りに互いに回転可
能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
管内移動装置である。
【0008】請求項4の発明は、慣性体の両端に、一方
が伸びるときに他方が縮むように作動する圧電素子をそ
れぞれ連結したことを特徴とする請求項1ないし請求項
3のいずれか1に記載の管内移動装置である。
が伸びるときに他方が縮むように作動する圧電素子をそ
れぞれ連結したことを特徴とする請求項1ないし請求項
3のいずれか1に記載の管内移動装置である。
【0009】
【作用】請求項1の発明によれば、装置の前後端部にそ
れぞれ2本ずつの足を対称位置に設けたので、これら足
がそれぞれ配管の直径部内面に接触するようになる。し
たがって配管内で装置の姿勢を安定した状態に保つこと
ができ、かつ前進または後進の場合でも装置を安定した
姿勢に保つことができる。
れぞれ2本ずつの足を対称位置に設けたので、これら足
がそれぞれ配管の直径部内面に接触するようになる。し
たがって配管内で装置の姿勢を安定した状態に保つこと
ができ、かつ前進または後進の場合でも装置を安定した
姿勢に保つことができる。
【0010】請求項2の発明によれば、前後合計4本の
足が中心軸を通る平面上に設けられているから、屈曲管
路を通るときに装置全体が回転して抵抗の少ない姿勢に
変わり、屈曲部を円滑に通過することができる。
足が中心軸を通る平面上に設けられているから、屈曲管
路を通るときに装置全体が回転して抵抗の少ない姿勢に
変わり、屈曲部を円滑に通過することができる。
【0011】請求項3の発明によれば、前後合計4本の
足のうち、前部の足と後部の足が中心軸の回りに互いに
回転可能に設けられているから、屈曲管路を通るときに
前部の足、または後部の足が独自に回転して抵抗の少な
い姿勢に変わり、屈曲部を円滑に通過することができ
る。
足のうち、前部の足と後部の足が中心軸の回りに互いに
回転可能に設けられているから、屈曲管路を通るときに
前部の足、または後部の足が独自に回転して抵抗の少な
い姿勢に変わり、屈曲部を円滑に通過することができ
る。
【0012】請求項4の発明によれば、慣性体の両端
に、一方が伸びるときに他方が縮むように作動する圧電
素子をそれぞれ連結したから、1サイクルにおける寸道
距離が大きく、よって移動速度が早いとともに、前進の
場合と後進の場合とで動作の差を生じ無くすることがで
きる。
に、一方が伸びるときに他方が縮むように作動する圧電
素子をそれぞれ連結したから、1サイクルにおける寸道
距離が大きく、よって移動速度が早いとともに、前進の
場合と後進の場合とで動作の差を生じ無くすることがで
きる。
【0013】
【実施例】以下本発明について、図1ないし図7に示す
第1の実施例にもとづき説明する。図1は、管内移動装
置の全体の構成を示す半分を断面した側面図であり、同
図において符号1は慣性体としての重りである。この重
り1は比重の高い金属、例えば鉛などにより形成されて
おり、前後方向両端部にはそれぞれ急激な伸縮運動が可
能なアクチュエータ、すなわち電圧を印加すると伸縮作
動する圧電素子2a,2bが接合されている。本例の圧
電素子2a,2bは、数10層からなる積層構造の圧電
体(PZT)が用いられている。これら積層圧電体2
a,2bは上記重り1に対し急激な伸縮動作を減衰する
ことなく伝達するため、強固に接着または接合されてい
る。
第1の実施例にもとづき説明する。図1は、管内移動装
置の全体の構成を示す半分を断面した側面図であり、同
図において符号1は慣性体としての重りである。この重
り1は比重の高い金属、例えば鉛などにより形成されて
おり、前後方向両端部にはそれぞれ急激な伸縮運動が可
能なアクチュエータ、すなわち電圧を印加すると伸縮作
動する圧電素子2a,2bが接合されている。本例の圧
電素子2a,2bは、数10層からなる積層構造の圧電
体(PZT)が用いられている。これら積層圧電体2
a,2bは上記重り1に対し急激な伸縮動作を減衰する
ことなく伝達するため、強固に接着または接合されてい
る。
【0014】上記重り1および積層圧電体2a,2b
は、配管内の外乱から保護するためのシェル3により覆
われている。シェル3は放熱面積を確保するため金属製
の蛇腹形円筒形状をなしており、剛性を有している。な
お、このシェル3は伸縮作動してもよいが伸縮作動しな
くてもよい。シェル3の両端部は、上記積層圧電体2
a,2bのそれぞれ重り1が接合されていない前端部お
よび後端部に強固に接着または接合されている。
は、配管内の外乱から保護するためのシェル3により覆
われている。シェル3は放熱面積を確保するため金属製
の蛇腹形円筒形状をなしており、剛性を有している。な
お、このシェル3は伸縮作動してもよいが伸縮作動しな
くてもよい。シェル3の両端部は、上記積層圧電体2
a,2bのそれぞれ重り1が接合されていない前端部お
よび後端部に強固に接着または接合されている。
【0015】なお、シェル3と積層圧電体2a,2b
は、シェル3と積層圧電体2a,2bとの電極(図示し
ない)との短絡を防ぐため、これら端部の接着部以外で
は接触しないように配置されており、かつシェル3と重
り1は、これらの間で摩擦抵抗が生じるのを防ぐため相
互に接触(干渉)しないように配置されている。
は、シェル3と積層圧電体2a,2bとの電極(図示し
ない)との短絡を防ぐため、これら端部の接着部以外で
は接触しないように配置されており、かつシェル3と重
り1は、これらの間で摩擦抵抗が生じるのを防ぐため相
互に接触(干渉)しないように配置されている。
【0016】上記シェル3の前端部および後端部にはそ
れぞれ2本ずつの足4a,4bおよび4c,4dが取り
付けられている。これら足4a,4bおよび4c,4d
はそれぞれSUSなどの金属からなる細いワイヤにて形
成されており、各々前方斜め方向および後方斜め方向に
伸びていて、先端が配管壁の内面に当接するようになっ
ている。
れぞれ2本ずつの足4a,4bおよび4c,4dが取り
付けられている。これら足4a,4bおよび4c,4d
はそれぞれSUSなどの金属からなる細いワイヤにて形
成されており、各々前方斜め方向および後方斜め方向に
伸びていて、先端が配管壁の内面に当接するようになっ
ている。
【0017】これら足4a,4bおよび4c,4dは、
それぞれ前側の2本の足4a,4bが重り1および積層
圧電体2a,2bを貫通する中心線に対し対称に配置さ
れており、かつそれぞれ後側の2本の足4c,4dも上
記中心線に対し対称に配置されている。本実施例では、
合計4本の足4a,4bおよび4c,4dが、図2に示
すように、装置の正面から見た場合に装置の直径上にあ
り、つまり4本の足4a,4bおよび4c,4dは配管
内面に接する点が上記中心線を通る同一平面上に位置す
るように形成されている。
それぞれ前側の2本の足4a,4bが重り1および積層
圧電体2a,2bを貫通する中心線に対し対称に配置さ
れており、かつそれぞれ後側の2本の足4c,4dも上
記中心線に対し対称に配置されている。本実施例では、
合計4本の足4a,4bおよび4c,4dが、図2に示
すように、装置の正面から見た場合に装置の直径上にあ
り、つまり4本の足4a,4bおよび4c,4dは配管
内面に接する点が上記中心線を通る同一平面上に位置す
るように形成されている。
【0018】上記積層圧電体2a,2bはそれぞれ配線
5および増幅器6を介して任意波形発生器7に接続され
ている。任意波形発生器7は電源8の電圧を、図3また
は図5に示すような数kHzの鋸歯形電圧波形などに任
意に変更設定し得るものであり、この任意波形発生器7
にて選定された電圧波形は上記増幅器6にて0〜100
Vに増幅され、配線5を介して積層圧電体2a,2bに
印加されるようになっている。
5および増幅器6を介して任意波形発生器7に接続され
ている。任意波形発生器7は電源8の電圧を、図3また
は図5に示すような数kHzの鋸歯形電圧波形などに任
意に変更設定し得るものであり、この任意波形発生器7
にて選定された電圧波形は上記増幅器6にて0〜100
Vに増幅され、配線5を介して積層圧電体2a,2bに
印加されるようになっている。
【0019】このように構成された管内移動装置の作用
を説明する。図4は、管内移動装置が配管10の内部を
図の左から右に向かって移動する場合を示すものであ
る。上記任意波形発生器7にて、図3に示すような、緩
やかに立上がり、瞬時に0または負に戻されるような鋸
歯形波形の電圧を数kHz発生し、この鋸歯形電圧を増
幅器6にて増幅して積層圧電体2a,2bに印加する。
このとき、前部の積層圧電体2aに負の立上がり電圧を
印加するとともに、後部の積層圧電体2bに正の立上が
り電圧を印加する。すると、図4の(4−A)図ないし
(4−C)図に示す通り、前部の積層圧電体2aはゆっ
くり縮むとともに後部の積層圧電体2bはゆっくり伸び
る。この場合、前足4a,4bと後足4c,4dの距離
Lは変化せず、したがってシェル3の長さは変化しない
から、重り1のみが右方に移動する。
を説明する。図4は、管内移動装置が配管10の内部を
図の左から右に向かって移動する場合を示すものであ
る。上記任意波形発生器7にて、図3に示すような、緩
やかに立上がり、瞬時に0または負に戻されるような鋸
歯形波形の電圧を数kHz発生し、この鋸歯形電圧を増
幅器6にて増幅して積層圧電体2a,2bに印加する。
このとき、前部の積層圧電体2aに負の立上がり電圧を
印加するとともに、後部の積層圧電体2bに正の立上が
り電圧を印加する。すると、図4の(4−A)図ないし
(4−C)図に示す通り、前部の積層圧電体2aはゆっ
くり縮むとともに後部の積層圧電体2bはゆっくり伸び
る。この場合、前足4a,4bと後足4c,4dの距離
Lは変化せず、したがってシェル3の長さは変化しない
から、重り1のみが右方に移動する。
【0020】(4−B)図は重り1が右側に移動途中の
状態を示し、(4−A)図に示す最初の位置から寸法a
だけ移動した時であり、(4−C)図は重り1が一番右
側へ移動した時の状態を示し、(4−B)図に示す位置
からさらに寸法b分移動した状態である。したがって、
(4−C)図に示す状態は、重り1が(4−A)図に示
す最初の位置から寸法a+bだけ移動した状態を示す。
状態を示し、(4−A)図に示す最初の位置から寸法a
だけ移動した時であり、(4−C)図は重り1が一番右
側へ移動した時の状態を示し、(4−B)図に示す位置
からさらに寸法b分移動した状態である。したがって、
(4−C)図に示す状態は、重り1が(4−A)図に示
す最初の位置から寸法a+bだけ移動した状態を示す。
【0021】このような重り1の移動後、印加電圧を急
に元に戻す。すると、縮んでいた前部の積層圧電体2a
は元の長さに急激に伸び、かつ伸びていた後部の積層圧
電体2bは元の長さに急激に縮む。このとき、重り1の
慣性力(静止力)が、各足4a,4bおよび4c,4d
と配管10の内面との静止摩擦力より大きくなるように
設定されていることにより重り1は動かず、しかも前足
4a,4bと後足4c,4dの距離Lは変化せず、シェ
ル3の長さも変化しないことから、各足4a,4bおよ
び4c,4dが配管10の内面と摺動して装置全体が図
4の(4−D)図に示すように前進する。
に元に戻す。すると、縮んでいた前部の積層圧電体2a
は元の長さに急激に伸び、かつ伸びていた後部の積層圧
電体2bは元の長さに急激に縮む。このとき、重り1の
慣性力(静止力)が、各足4a,4bおよび4c,4d
と配管10の内面との静止摩擦力より大きくなるように
設定されていることにより重り1は動かず、しかも前足
4a,4bと後足4c,4dの距離Lは変化せず、シェ
ル3の長さも変化しないことから、各足4a,4bおよ
び4c,4dが配管10の内面と摺動して装置全体が図
4の(4−D)図に示すように前進する。
【0022】なお、この場合、足4a,4bおよび4
c,4dと配管10の内面との間に若干の摩擦抵抗があ
るため、重り1は微小量δだけ戻る。したがって、上記
のように、緩やかに立上がりかつ瞬時に元に戻されるよ
うな鋸歯形波形の電圧を1サイクルかけると、装置全体
は寸法X=a+b−δに相当する距離を前進移動するこ
とになる。以後、上記鋸歯形波形の電圧を複数サイクル
かければ、このサイクル数に応じて上記作動を返し、よ
って管内移動装置は配管10内を左から右に向けて順次
寸道する。
c,4dと配管10の内面との間に若干の摩擦抵抗があ
るため、重り1は微小量δだけ戻る。したがって、上記
のように、緩やかに立上がりかつ瞬時に元に戻されるよ
うな鋸歯形波形の電圧を1サイクルかけると、装置全体
は寸法X=a+b−δに相当する距離を前進移動するこ
とになる。以後、上記鋸歯形波形の電圧を複数サイクル
かければ、このサイクル数に応じて上記作動を返し、よ
って管内移動装置は配管10内を左から右に向けて順次
寸道する。
【0023】また逆に、上記第1の実施例の管内移動装
置を、配管10の内部を図の右から左に向かって移動す
る場合は、上記積層圧電体2a,2bにかける電圧の正
負を逆にする。すなわち、図示しないが、前部の積層圧
電体2aに正のゆっくりとした立上がり電圧を印加し、
かつ後部の積層圧電体2bに負のゆっくりとした立上が
り電圧を印加する。すると、図4の(4−A)図ないし
(4−C)図に示す場合と逆に、前部の積層圧電体2a
がゆっくり伸びるとともに後部の積層圧電体2bがゆっ
くり縮み、これにより重り1は左方に移動する。
置を、配管10の内部を図の右から左に向かって移動す
る場合は、上記積層圧電体2a,2bにかける電圧の正
負を逆にする。すなわち、図示しないが、前部の積層圧
電体2aに正のゆっくりとした立上がり電圧を印加し、
かつ後部の積層圧電体2bに負のゆっくりとした立上が
り電圧を印加する。すると、図4の(4−A)図ないし
(4−C)図に示す場合と逆に、前部の積層圧電体2a
がゆっくり伸びるとともに後部の積層圧電体2bがゆっ
くり縮み、これにより重り1は左方に移動する。
【0024】この重り1の移動後、印加電圧を急に元に
戻すと、伸びていた前部の積層圧電体2aは元の長さに
急激に縮み、かつ縮んでいた後部の積層圧電体2bは元
の長さに急激に伸び、このとき、重り1の慣性力(静止
力)により、足4a,4bおよび4c,4dが配管10
の内面に摺動して左方向に移動する。よって、この場合
は、管内移動装置が配管10内を右から左に向けて寸道
する。
戻すと、伸びていた前部の積層圧電体2aは元の長さに
急激に縮み、かつ縮んでいた後部の積層圧電体2bは元
の長さに急激に伸び、このとき、重り1の慣性力(静止
力)により、足4a,4bおよび4c,4dが配管10
の内面に摺動して左方向に移動する。よって、この場合
は、管内移動装置が配管10内を右から左に向けて寸道
する。
【0025】前部の積層圧電体2aと後部の積層圧電体
2bとの構造を同一にしておけば、管内移動装置が右側
へ移動するときの寸道距離と、左側へ移動するときの寸
道距離を同じにすることができ、往路と復路の動作の差
を無くすことができる。
2bとの構造を同一にしておけば、管内移動装置が右側
へ移動するときの寸道距離と、左側へ移動するときの寸
道距離を同じにすることができ、往路と復路の動作の差
を無くすことができる。
【0026】上記構成の管内移動装置は、任意波形発生
器7により図3とは異なる他の電圧波形を選択して積層
圧電体2a,2bに印加することによって他の動作によ
り前進および後進させることもできる。すなわち、図5
は、任意波形発生器7にて発生された瞬時に立上がりか
つ緩やかに0または負に戻されるような鋸歯形波形の電
圧波形を示し、図6はこの電圧波形を用いて管内移動装
置を前進移動させる場合を示す説明図である。
器7により図3とは異なる他の電圧波形を選択して積層
圧電体2a,2bに印加することによって他の動作によ
り前進および後進させることもできる。すなわち、図5
は、任意波形発生器7にて発生された瞬時に立上がりか
つ緩やかに0または負に戻されるような鋸歯形波形の電
圧波形を示し、図6はこの電圧波形を用いて管内移動装
置を前進移動させる場合を示す説明図である。
【0027】つまり、任意波形発生器7にて発生された
図5の鋸歯形電圧を増幅器6にて増幅して積層圧電体2
a,2bに印加する。このとき、前部の積層圧電体2a
に正の急激な立上がり電圧を印加するとともに、後部の
積層圧電体2bに負の急激な立上がり電圧を印加する。
すると、図6の(6−A)図から(6−B)図に示す通
り、前部の積層圧電体2aは急激に伸びるとともに後部
の積層圧電体2bは急激に縮む。
図5の鋸歯形電圧を増幅器6にて増幅して積層圧電体2
a,2bに印加する。このとき、前部の積層圧電体2a
に正の急激な立上がり電圧を印加するとともに、後部の
積層圧電体2bに負の急激な立上がり電圧を印加する。
すると、図6の(6−A)図から(6−B)図に示す通
り、前部の積層圧電体2aは急激に伸びるとともに後部
の積層圧電体2bは急激に縮む。
【0028】このとき、重り1の慣性力(静止力)が、
各足4a,4bおよび4c,4dと配管10の内面との
静止摩擦力より大きくなるように設定されているから重
り1は動かず、しかも前足4a,4bと後足4c,4d
の距離Lは変化せず、シェル3の長さも変化しないこと
から、各足4a,4bおよび4c,4dが配管10の内
面と摺動して装置全体が(6−B)図に示すように前進
する(前進距離X)。
各足4a,4bおよび4c,4dと配管10の内面との
静止摩擦力より大きくなるように設定されているから重
り1は動かず、しかも前足4a,4bと後足4c,4d
の距離Lは変化せず、シェル3の長さも変化しないこと
から、各足4a,4bおよび4c,4dが配管10の内
面と摺動して装置全体が(6−B)図に示すように前進
する(前進距離X)。
【0029】この後、これら積層圧電体2a,2bに印
加した電圧をそれぞれゆっくり戻す。すると、前部の積
層圧電体2aはゆっくり縮み、後部の積層圧電体2bは
ゆっくり伸びる。この場合、前足4a,4bと後足4
c,4dの距離Lは変化せず、したがってシェル3の長
さは変化しないから、重り1のみが(6−C)図および
(6−D)図に示すように右方へ移動する。
加した電圧をそれぞれゆっくり戻す。すると、前部の積
層圧電体2aはゆっくり縮み、後部の積層圧電体2bは
ゆっくり伸びる。この場合、前足4a,4bと後足4
c,4dの距離Lは変化せず、したがってシェル3の長
さは変化しないから、重り1のみが(6−C)図および
(6−D)図に示すように右方へ移動する。
【0030】(6−C)図は重り1が右側に移動する途
中の状態を示し、(6−B)図に示す位置から寸法aだ
け移動した時であり、(6−D)図は重り1が中立位置
へ移動した時の状態を示し、(6−C)図に示す位置か
らさらに寸法b分移動した状態である。したがって、
(6−D)図に示す状態は、重り1が(6−A)図に示
す最初の位置から寸法a+bだけ移動した状態を示し、
管内移動装置はX=a+bに相当する距離を前進移動す
ることになる。
中の状態を示し、(6−B)図に示す位置から寸法aだ
け移動した時であり、(6−D)図は重り1が中立位置
へ移動した時の状態を示し、(6−C)図に示す位置か
らさらに寸法b分移動した状態である。したがって、
(6−D)図に示す状態は、重り1が(6−A)図に示
す最初の位置から寸法a+bだけ移動した状態を示し、
管内移動装置はX=a+bに相当する距離を前進移動す
ることになる。
【0031】このような寸道を1サイクル毎に繰り返
し、サイクル数に応じて管内移動装置は配管10内を左
から右に向けて順次前進する。逆に、上記管内移動装置
を配管10の右から左に向けて移動させる場合は、上記
図6に示した積層圧電体2a,2bにかける電圧の正負
を逆にし、図示しないが、前部の積層圧電体2aに負の
急激な立上がり電圧を印加し、後部の積層圧電体2bに
正の急激な立上がり電圧を印加する。すると、図6の
(6−A)図ないし(6−B)図に示す場合と逆に、前
部の積層圧電体2aが急激に縮むとともに後部の積層圧
電体2bが急激伸び、これにより重り1は左方に移動す
る。このとき、重り1の慣性力(静止力)により重り1
は動かず、各足4a,4bおよび4c,4dと配管10
の内面とが摺動して装置全体が(6−B)図と逆方向に
後進する。
し、サイクル数に応じて管内移動装置は配管10内を左
から右に向けて順次前進する。逆に、上記管内移動装置
を配管10の右から左に向けて移動させる場合は、上記
図6に示した積層圧電体2a,2bにかける電圧の正負
を逆にし、図示しないが、前部の積層圧電体2aに負の
急激な立上がり電圧を印加し、後部の積層圧電体2bに
正の急激な立上がり電圧を印加する。すると、図6の
(6−A)図ないし(6−B)図に示す場合と逆に、前
部の積層圧電体2aが急激に縮むとともに後部の積層圧
電体2bが急激伸び、これにより重り1は左方に移動す
る。このとき、重り1の慣性力(静止力)により重り1
は動かず、各足4a,4bおよび4c,4dと配管10
の内面とが摺動して装置全体が(6−B)図と逆方向に
後進する。
【0032】この後、印加電圧をゆっくりと元に戻す
と、縮んでいた前部の積層圧電体2aは元の長さにゆっ
くり伸びるとともに、伸びていた後部の積層圧電体2b
は元の長さにゆっくり縮み、よって重り1は前部の積層
圧電体2aと後部の積層圧電体2bとの中立位置に移動
する。
と、縮んでいた前部の積層圧電体2aは元の長さにゆっ
くり伸びるとともに、伸びていた後部の積層圧電体2b
は元の長さにゆっくり縮み、よって重り1は前部の積層
圧電体2aと後部の積層圧電体2bとの中立位置に移動
する。
【0033】このような動作を繰り返すことにより管内
移動装置は配管10の右から左に向けて移動することが
できる。この場合も、前部の積層圧電体2aと後部の積
層圧電体2bとの構造が同一であるから、管内移動装置
が右側へ移動するときの寸道距離と、左側へ移動すると
きの寸道距離を同じにすることができ、往路と復路の動
作の差を無くすことができる。
移動装置は配管10の右から左に向けて移動することが
できる。この場合も、前部の積層圧電体2aと後部の積
層圧電体2bとの構造が同一であるから、管内移動装置
が右側へ移動するときの寸道距離と、左側へ移動すると
きの寸道距離を同じにすることができ、往路と復路の動
作の差を無くすことができる。
【0034】さらに、上記構造の管内移動装置は屈曲し
た管路を進む場合、走行方向を自分で変えながら円滑に
進むことができる。すなわち、屈曲管路12を進む場合
の作動を図7に示す。(7−A)図は、管内移動装置の
4本の足4a,4bおよび4c,4dと管壁との接触点
を含む平面が、屈曲管路12の屈曲方向と同一面である
状態である場合を示し、この状態で管内移動装置が管路
12の屈曲部に到達すると、いずれか一方の前足2aま
たは2bと屈曲した管壁との摩擦抵抗が増大する。この
まま前進を続けると、上記いずれか一方の前足2aまた
は2bに加わる抵抗を低減しようとして管内移動装置は
(7−B)図に示すように、右または左に回転(自転)
することになる。
た管路を進む場合、走行方向を自分で変えながら円滑に
進むことができる。すなわち、屈曲管路12を進む場合
の作動を図7に示す。(7−A)図は、管内移動装置の
4本の足4a,4bおよび4c,4dと管壁との接触点
を含む平面が、屈曲管路12の屈曲方向と同一面である
状態である場合を示し、この状態で管内移動装置が管路
12の屈曲部に到達すると、いずれか一方の前足2aま
たは2bと屈曲した管壁との摩擦抵抗が増大する。この
まま前進を続けると、上記いずれか一方の前足2aまた
は2bに加わる抵抗を低減しようとして管内移動装置は
(7−B)図に示すように、右または左に回転(自転)
することになる。
【0035】このため、管内移動装置は屈曲管路12内
で螺旋状に回転し、(7−C)図に示すように、4本の
足4a,4bおよび4c,4dと管壁との接触点を含む
平面が、屈曲管路12の屈曲方向と垂直な姿勢となり、
これにより摩擦抵抗の少ない姿勢となり、この状態で前
進する。
で螺旋状に回転し、(7−C)図に示すように、4本の
足4a,4bおよび4c,4dと管壁との接触点を含む
平面が、屈曲管路12の屈曲方向と垂直な姿勢となり、
これにより摩擦抵抗の少ない姿勢となり、この状態で前
進する。
【0036】これは、上記4本の足4a,4bおよび4
c,4dが同一平面内に配置されていることによって可
能であり、よってこのような構成であれば、屈曲した管
路12を自分で方向転換しながら円滑に進むことができ
る。
c,4dが同一平面内に配置されていることによって可
能であり、よってこのような構成であれば、屈曲した管
路12を自分で方向転換しながら円滑に進むことができ
る。
【0037】このようなことから、上記の管内移動装置
に探傷センサー(図示しない)を取り付けておけば、上
記管内移動装置の前進または後進に応じて探傷センサー
を管内で前進または後進させることができ、管内面の傷
などを検査することができる。 しかも、積層圧電体2
a、2bは小形のものを作ることができ、外径6mm、長
さ20mm程度のマイクロ検査マシンの製造も可能であ
る。
に探傷センサー(図示しない)を取り付けておけば、上
記管内移動装置の前進または後進に応じて探傷センサー
を管内で前進または後進させることができ、管内面の傷
などを検査することができる。 しかも、積層圧電体2
a、2bは小形のものを作ることができ、外径6mm、長
さ20mm程度のマイクロ検査マシンの製造も可能であ
る。
【0038】図8および図9は、本発明の第2の実施例
を示す管内移動装置の図である。この実施例の場合は、
前部積層圧電体2aおよび後部積層圧電体2bにそれぞ
れ放熱フィン6a,6bを取り付けてある。一般に積層
圧電体は、電圧の印加および解除による伸縮作用によっ
て発熱する性質があり、このため前部積層圧電体2aお
よび後部積層圧電体2bのそれぞれ端部に放熱フィン2
0a,20bを取り付けておくと、これら放熱フィン2
0a,20bの放熱作用により放熱されるから積層圧電
体の温度上昇を抑制することができ、寿命特性が向上す
る。
を示す管内移動装置の図である。この実施例の場合は、
前部積層圧電体2aおよび後部積層圧電体2bにそれぞ
れ放熱フィン6a,6bを取り付けてある。一般に積層
圧電体は、電圧の印加および解除による伸縮作用によっ
て発熱する性質があり、このため前部積層圧電体2aお
よび後部積層圧電体2bのそれぞれ端部に放熱フィン2
0a,20bを取り付けておくと、これら放熱フィン2
0a,20bの放熱作用により放熱されるから積層圧電
体の温度上昇を抑制することができ、寿命特性が向上す
る。
【0039】図10および図11は、本発明の第3の実
施例を示す。この管内移動装置は、前足4a,4bおよ
び後足4c,4dの少なくともいずれか一方が、シェル
3に対して支軸30,30により回転可能に取り付けら
れた例である。このようにすれば、図7に示すような屈
曲管路12を進む場合、屈曲部で前足4a,4bの一方
に摩擦抵抗が加わった場合、管内移動装置の全体が螺旋
状に回転(自転)することなく、前足4a,4bのみが
回転して屈曲方向を含む面に対して垂直姿勢になり、屈
曲部を円滑に進むことができる。なお、後足4c,4d
が屈曲部に差し掛かった場合も後足4c,4dのみが回
転して摩擦の少ない姿勢になる。
施例を示す。この管内移動装置は、前足4a,4bおよ
び後足4c,4dの少なくともいずれか一方が、シェル
3に対して支軸30,30により回転可能に取り付けら
れた例である。このようにすれば、図7に示すような屈
曲管路12を進む場合、屈曲部で前足4a,4bの一方
に摩擦抵抗が加わった場合、管内移動装置の全体が螺旋
状に回転(自転)することなく、前足4a,4bのみが
回転して屈曲方向を含む面に対して垂直姿勢になり、屈
曲部を円滑に進むことができる。なお、後足4c,4d
が屈曲部に差し掛かった場合も後足4c,4dのみが回
転して摩擦の少ない姿勢になる。
【0040】図12は本発明の第4の実施例を示す。こ
の実施例は、重り1の一端のみに圧電素子、つまり積層
圧電体2を接合したものである。すなわち、前記第1な
いし第3の実施例では、重り1の前後にそれぞれ積層圧
電体2a,2bを接合した構造の管内移動装置を説明し
たが、図12に示す第4の実施例は、重り1の一端に積
層圧電体2を接合した構造である。積層圧電体2の端部
にはシェル3の一端が接合されており、このシェル3の
他端は重り1から離れている。そして、シェル3の前端
部に2個の前足4a,4bが取り付けられているととも
に、シェル3の後端部に2個の後足4c,4dが取り付
けられている。
の実施例は、重り1の一端のみに圧電素子、つまり積層
圧電体2を接合したものである。すなわち、前記第1な
いし第3の実施例では、重り1の前後にそれぞれ積層圧
電体2a,2bを接合した構造の管内移動装置を説明し
たが、図12に示す第4の実施例は、重り1の一端に積
層圧電体2を接合した構造である。積層圧電体2の端部
にはシェル3の一端が接合されており、このシェル3の
他端は重り1から離れている。そして、シェル3の前端
部に2個の前足4a,4bが取り付けられているととも
に、シェル3の後端部に2個の後足4c,4dが取り付
けられている。
【0041】このような構造の場合でも、積層圧電体2
が急激に縮むまたは伸びるときには、重り1の慣性力で
重り1は移動せずにシェル3が前または後ろに移動し、
上記積層圧電体2がゆっくり伸びるまたは縮むときにシ
ェル3は、足4a,4bおよび4c,4dと管壁との摩
擦で動かず、重り1が移動する。よって、前または後に
寸道可能である。なお、上記第1ないし第3の実施例で
はシェル3を使用したが、これらの実施例ではシェル3
を省略してもよい。
が急激に縮むまたは伸びるときには、重り1の慣性力で
重り1は移動せずにシェル3が前または後ろに移動し、
上記積層圧電体2がゆっくり伸びるまたは縮むときにシ
ェル3は、足4a,4bおよび4c,4dと管壁との摩
擦で動かず、重り1が移動する。よって、前または後に
寸道可能である。なお、上記第1ないし第3の実施例で
はシェル3を使用したが、これらの実施例ではシェル3
を省略してもよい。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、装置の前後端部にそれぞれ設けた2本ずつの足が
配管の直径部内面に接触するようになり、装置の姿勢を
配管内で安定した状態に保つことができ、かつ前進また
は後進する場合でも装置を安定した姿勢に保つことがで
きる。
れば、装置の前後端部にそれぞれ設けた2本ずつの足が
配管の直径部内面に接触するようになり、装置の姿勢を
配管内で安定した状態に保つことができ、かつ前進また
は後進する場合でも装置を安定した姿勢に保つことがで
きる。
【0043】また、請求項2の発明によれば、合計4本
の足を中心軸を通る平面上に設けたから、屈曲管路を通
るときに装置全体が回転して抵抗の少ない姿勢に変わ
り、屈曲部を円滑に通過することができる。
の足を中心軸を通る平面上に設けたから、屈曲管路を通
るときに装置全体が回転して抵抗の少ない姿勢に変わ
り、屈曲部を円滑に通過することができる。
【0044】請求項3の発明によれば、前後合計4本の
足のうち、前部の足と後部の足を中心軸の回りに互いに
回転可能に設けたから、屈曲管路を通るときに前部の
足、または後部の足が独自に回転して抵抗の少ない姿勢
に変わり、屈曲部を円滑に通過することができる。
足のうち、前部の足と後部の足を中心軸の回りに互いに
回転可能に設けたから、屈曲管路を通るときに前部の
足、または後部の足が独自に回転して抵抗の少ない姿勢
に変わり、屈曲部を円滑に通過することができる。
【0045】請求項4の発明によれば、慣性体の両端に
それぞれ圧電素子を連結したから、圧電素子を1つ用い
る場合に比べて、1サイクルにおける寸道距離が大きく
なり、よって移動速度が早くなるとともに、前進の場合
と後進の場合とで動作の差を無くすこともできる。
それぞれ圧電素子を連結したから、圧電素子を1つ用い
る場合に比べて、1サイクルにおける寸道距離が大きく
なり、よって移動速度が早くなるとともに、前進の場合
と後進の場合とで動作の差を無くすこともできる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す管内移動装置の一
部断面した側面図。
部断面した側面図。
【図2】同管内移動装置の一部断面した正面面。
【図3】同実施例の任意波形発生装置で選択された鋸歯
形電圧波形の1種を示す電圧波形図。
形電圧波形の1種を示す電圧波形図。
【図4】同波形の電圧を印加して管内移動装置を前進さ
せるときの作用を示し、(4−A)図ないし(4−D)
図は動作順に示す説明図。
せるときの作用を示し、(4−A)図ないし(4−D)
図は動作順に示す説明図。
【図5】任意波形発生装置で選択された鋸歯形電圧波形
の他の種類を示す電圧波形図。
の他の種類を示す電圧波形図。
【図6】同波形の電圧を印加して管内移動装置を前進さ
せるときの作用を示し、(6−A)図ないし(6−D)
図は作動順に示す説明図。
せるときの作用を示し、(6−A)図ないし(6−D)
図は作動順に示す説明図。
【図7】同管内移動装置が屈曲管路を進む場合の作用を
示し、(7−A)図ないし(7−C)図は作動順に示す
説明図。
示し、(7−A)図ないし(7−C)図は作動順に示す
説明図。
【図8】本発明の第2の実施例を示す管内移動装置の一
部断面した側面図。
部断面した側面図。
【図9】同管内移動装置の一部断面した正面面。
【図10】本発明の第3の実施例を示す管内移動装置の
断面図。
断面図。
【図11】同管内移動装置の正面面。
【図12】本発明の第4の実施例を示す管内移動装置の
断面図。
断面図。
【符号の説明】 1…重り(慣性体) 2a,2b…積層圧電体 3…シェル 4a,4b…前足 4c,4d…後足 7…任意波形発生器 8…電源 10…配管 12…屈曲管路 20a,20b…放熱フィン 30…支軸
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G02B 23/24 B62D 57/02 J
Claims (4)
- 【請求項1】 慣性体と、この慣性体に連結され電圧の
印加および解除により伸縮変形する圧電素子とを備え、
この圧電素子にて上記慣性体を慣性駆動することにより
移動する管内移動装置において、 上記装置の前後の端部にそれぞれ管壁に接触する2個ず
つの足を設け、これら2個づつの足は中心軸に対して互
いに対称に設けられていることを特徴とする管内移動装
置。 - 【請求項2】 前後合計4本の足は、中心軸を通る平面
上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
管内移動装置。 - 【請求項3】 前部の足と後部の足は中心軸の回りに互
いに回転可能に設けられていることを特徴とする請求項
1に記載の管内移動装置。 - 【請求項4】 慣性体の両端に、一方が伸びるときに他
方が縮むように作動する圧電素子をそれぞれ連結したこ
とを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1に
記載の管内移動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7025223A JPH08216876A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 管内移動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7025223A JPH08216876A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 管内移動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08216876A true JPH08216876A (ja) | 1996-08-27 |
Family
ID=12159975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7025223A Pending JPH08216876A (ja) | 1995-02-14 | 1995-02-14 | 管内移動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08216876A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004026758A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Eamex Corporation | 駆動体及びその製造方法 |
| WO2004066830A1 (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-12 | Olympus Corporation | 医療装置 |
| KR100811530B1 (ko) * | 2006-12-04 | 2008-03-10 | 건국대학교 산학협력단 | 압전작동기를 사용한 6족 이동 로봇 |
| USRE40305E1 (en) | 1998-07-31 | 2008-05-06 | Zuli Holdings Ltd. | Apparatus and method for selectively positioning a device and manipulating it |
| JP2022527023A (ja) * | 2019-03-29 | 2022-05-27 | ロビューテ | 粘性物質中を移動するように構成されたマイクロロボット |
-
1995
- 1995-02-14 JP JP7025223A patent/JPH08216876A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE40305E1 (en) | 1998-07-31 | 2008-05-06 | Zuli Holdings Ltd. | Apparatus and method for selectively positioning a device and manipulating it |
| WO2004026758A1 (ja) * | 2002-09-20 | 2004-04-01 | Eamex Corporation | 駆動体及びその製造方法 |
| WO2004066830A1 (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-12 | Olympus Corporation | 医療装置 |
| JP2004229922A (ja) * | 2003-01-30 | 2004-08-19 | Olympus Corp | 医療装置 |
| US7637864B2 (en) | 2003-01-30 | 2009-12-29 | Olympus Corporation | Medical device |
| KR100811530B1 (ko) * | 2006-12-04 | 2008-03-10 | 건국대학교 산학협력단 | 압전작동기를 사용한 6족 이동 로봇 |
| JP2022527023A (ja) * | 2019-03-29 | 2022-05-27 | ロビューテ | 粘性物質中を移動するように構成されたマイクロロボット |
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