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JPH0656364B2 - センサを推進する方法およびその装置 - Google Patents

センサを推進する方法およびその装置

Info

Publication number
JPH0656364B2
JPH0656364B2 JP61293317A JP29331786A JPH0656364B2 JP H0656364 B2 JPH0656364 B2 JP H0656364B2 JP 61293317 A JP61293317 A JP 61293317A JP 29331786 A JP29331786 A JP 29331786A JP H0656364 B2 JPH0656364 B2 JP H0656364B2
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JP
Japan
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cable
fluid
sensor
distal end
conduit
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP61293317A
Other languages
English (en)
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JPS62251639A (ja
Inventor
アーウィン・ジンズバーグ
ジョン・アルビン・カールソン・ザ・サード
ジェフリー・ロック・テイラー
ハミッド・サガッチ
Original Assignee
ウェルチ・アリン・インコーポレィテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ウェルチ・アリン・インコーポレィテッド filed Critical ウェルチ・アリン・インコーポレィテッド
Publication of JPS62251639A publication Critical patent/JPS62251639A/ja
Publication of JPH0656364B2 publication Critical patent/JPH0656364B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は可撓性ボアスコープを推進する方法およびそ
の装置に関するものである。より特定的には、この発明
は、遠隔位置から、ファイバ光学ボアスコープのヘッド
を推進しかつ操縦する方法およびその装置に関するもの
である。
背景技術の説明 ボアスコープは、視覚像を遠隔観察者に伝えることが可
能な細長い光学装置である。この装置は、装置の遠端部
付近に存在する物体の像を装置の近端部に位置する観察
者に伝えるために用いられる。このため、観察者は、装
置の遠端部付近に存在する遠隔物体を視野内に収めてそ
の物体の外観検査を行なうことができる。本来の装置
は、銃の内腔を検査するために用いられてきた。現在、
ボアスコープは、遠隔位置に、近づき難いまたは危険な
領域に位置決めされる非常に様々な物体の検査を容易に
行ななうために用いられている。したがって、ボアスコ
ープは、タービンエンジン、人体、原子炉等の検査に応
用されている。
当初のボアスコープは、本質的に、管の遠隔端部に位置
する視野レンズの視野内の物体像を、管の観察者端部の
対物レンズに伝えるために一連のレンズを用いる細長い
管状マイクロスコープであった。通常、たとえば管の遠
端部の近くに位置決めされる小さいランプによってボア
スコープの視野を照明するための手段も設けられてい
た。
現在のボアスコープは、レンズよりもむしろ可撓性ファ
イバ光学ケーブルを利用している。ファイバ光学ケーブ
ルは、微細で透明なファイバの平行な束を含み、ケーブ
ルの一方側の端部に位置する視野内の領域の像をケーブ
ルの他方側の端部に伝える。
大部分のファイバ光学ボアスコープは、ケーブルの全長
を覆う可撓性保護シースを有する。典型的には、シース
は耐久性のある耐摩耗性材料、たとえば織られた金属か
ら作られる。また、大部分のファイバ光学ボアスコープ
は、観察者側の端部の明るい光源によって照明される第
2のファイバ光学ケーブルをシース内に含む。第2のケ
ーブルは光をケーブルの遠隔端部に伝え、結像用ファイ
バ光学ケーブルの視野を照明する。
ファイバ光学ボアスコープの比較的最近の改良によっ
て、ボアスコープの観察者はケーブルの遠端部を遠隔操
作し、結像用ファイバ光学ケーブルの軸を所望の配向に
位置決めすることができる。それによって、見たい領域
を観察者の視野内にもたらすことが可能となる。これら
の遠隔操作可能なファイバ光学ボアスコープは、連結機
構を備えた、あるいは連結機構を備えることが可能なボ
アスコープである。ここで、連結機構とは、人間の脊椎
骨のような複数個の骨が連結することによって所望の方
向に曲げることを可能にする機構をいう。
連結機構を備えたボアスコープを用いると、センサが位
置付けられたケーブルの遠端部を遠隔操作により所望の
方向に曲げることができる。
そのようなボアスコープはアメリカ合衆国特許第4,2
90,421号(1981年9月22日発行)において
開示されている。第26図は遠隔的に連結機構を作動さ
せることができるように末端部に脊椎が形成されたファ
イバスコープを示す。第27図は第26図のa−a線に
沿った断面図である。第28図は第27図のb−b線に
沿った構造の脊椎骨を示す図である。これらの図を参照
して、従来の連結機構を備えたファイバスコープにいて
説明する。
第26図に示すように、ファイバスコープ210はプロ
ーブ212とヘッド214を有する。操作ハンドル21
6によってプローブ212の末端部220は実線の位置
から破線218で示されるようにあらゆる方向に曲げら
れる。このようにヘッド214における遠隔操作によっ
てプローブ212の末端部220があらゆる方向に曲げ
られる。プローブ212の末端部220には、脊椎が形
成されている。その末端部の脊椎は、第27図に示され
るように、中央でヒンジ結合された複数個の一連の脊椎
骨222を備える。それらの脊椎骨222は、中央のワ
イヤ224によって長手方向と横方向の移動に対して保
持されている。
第28図に示されるように、各脊椎骨222は3つの管
路226、228、230を備えている。これらの3つ
の管路226、228、230は、互いに円周方向に等
しい間隔をもって脊椎骨222に設けられている。3つ
の管路226、228、230を通じて、像を伝達する
ファイバ束232、234(第27図)が延びている。
各脊椎骨においてはウェブ236、238、240がヒ
ンジ部分242を支持する。ヒンジ部分242を通じて
保持ワイヤ224が延びている。脊椎骨222は、ワイ
ヤ224の両端部をファイバスコープの先端部244と
リティーナ246とに固着することによって相対的な長
手方向の変位に対して固定されている。ヒンジ部分24
2の両端面248を突合わせることにより、脊椎骨22
2のヒンジ結合が可能になる。
ファイバスコープのヘッド214から延びるワイヤ25
0,252,254は、リティーナ246と、脊椎骨2
22の縁部との中を通じて延びている。ワイヤ250,
252,254はリティーナ246と脊椎骨222の縁
部とに固定されていない。ワイヤ250,252,25
4はファイバスコープの先端部244において固定され
ている。ワイヤ250,252,254を操作すること
により、ファイバスコープの先端部244の縁部に力が
加えられ、ヒンジ機構が働く。
ワイヤ250,252,254の遠隔端部を操作するこ
とにより、プローブ212の末端部220を脊椎骨のよ
うに、すなわち連結機構により所望の方向に曲げること
ができる。これらの3本のワイヤは、レバー操作(てこ
作用)またはサーボ駆動をもって電気的に、水圧または
空気圧を用いてそれぞれ独立に操作されてもよい。
このようにして、対物レンズ256が位置するファイバ
スコープの先端部244を所望の検査領域に位置決めす
るために、ファイバスコープの接眼レンズ258に位置
する観察者がケーブルの末端部を遠隔接作することがで
きる。
なお、上述のようなアメリカ合衆国許第4,290,4
21号に開示された遠隔操作可能なボアスコープ(連結
機構を備えたボアスコープ)を、以下の説明において
『連結可能なボアスコープ』と称する。言換えれば、ボ
アスコープの末端部を、あたかも人間の脊椎骨のように
所望の方向に曲げることが可能ななボアスコープを『連
結可能なボアスコープ』と称する。
連結可能なボアスコープは、検査対象としての構造内の
曲がりくねった通路を押分けて進む、あるいは「くねっ
て進む」のが幾分か容易である。しかしながら、群が
り、入りくんだ一連の通路、たとえばジェットタービン
エンジンの内部構造で見られる通路を通り抜けること
は、連結可能なボアスコープでさえ非常に困難であり、
時間のかかる操作を要する。また、繰り返しボアスコー
プのヘッドを押出すことによって、ボアスコープケーブ
ル内の光学ファイバの束が曲げられ、ボアスコープの寿
命を実質的に短縮させるほどのファイバの損傷が生ず
る。さらに、ボアスコープケーブルが所望の検査領域を
通過するためには、ケーブルは検査対象の領域の床部分
または管状シース部分のような表面と接触する必要があ
る。したがって、従来のボアスコープを力で押して三次
元空間の任意の点に推進することは不可能である。
身体の器官を検査するために、ボアスコープヘッドを身
体内の管を通じて押込んでいく場合にもいくつかの問題
点がある。
身体の器官、たとえば腸または膀胱内を遠隔で検査する
ために用いられるボアスコープは、内視鏡と呼ばれる。
アメリカ合衆国特許第3,279,460号(1966
年10月13日発行)においては、人間または動物の身
体の管内において内視鏡の前進運動を容易にするための
内視鏡の構成の変形例が開示されている。
この特許においては、可撓性内視鏡は身体の管内で容易
に螺旋状になり、あるいは検査される部分または管路に
鋭い角度をなして差込むことができると述べられてい
る。この内視鏡の構成の変形例には、内視鏡のハウジン
グの外壁となるように膨張可能な多孔性のパウチ(小さ
な袋)を追加することが含まれている。中空の可撓性の
管が、身体の外部の制御可能な空気供給管にパウチを接
続する。パウチを膨ませることによって、その可撓性の
管が周囲の器官の流体および/または組織に対して膨張
し、内視鏡の前進運動を可能にするための空間を生じさ
せる。パウチの多孔性の壁を通じて漏れる空気によって
パウチが収縮する。そのため、流体および/または組織
は通常の応力を受けない位置に緩む。したがって、内視
鏡は、ある程度正常に機能している腸のぜん動性波のよ
うな間欠性波状運動によって、流体および器官の組織の
抵抗にさからって前方に推進される。
この発明は、当初、比較的近づき難いエンジンおよび構
造内の所望の検査位置にボアスコープヘッドを遠隔で推
進しかつ案内する際に典型的に起こる問題を克服するた
めに考えられた。したがって、この発明は内視鏡を推進
しかつ案内することもできるようにされている。しか
し、ボアスコープヘッドが通路を推進する際に、通路が
ボアスコープヘッドの移動を容易にする作用を必要とし
ない。すなわち、この発明は、いかに曲りくねった複雑
な通路であっても、その通路内でボアスコープヘッドを
推進しかつ案内するのに役立つ。したがって、この発明
は、近づき難い領域の検査を必要とする種々の構造内の
検査に用いることができ、その構造内でボアスコープヘ
ッドを推進しかつ案内するのに有用な発明である。
発明の目的 この発明の目的は、可撓性ボアスコープのヘッド、また
はそのヘッドが取付けられたケーブルを推進する方法お
よびその装置を提供することである。その方法および装
置によって、近づき難い領域を検査するためにボアスコ
ープを用いることを容易にし、ボアスコープを用いてそ
のような領域の検査をするのに必要な時間を減少させ
る。
この発明の他の目的は、ボアスコープヘッドから離れた
位置に置かれる手段によって制御可能な方向に、可撓性
ボアスコープを推進する方法およびその装置を提供する
ことである。
この発明の他の目的は、可撓性ボアスコープを改良する
ことであり、それによって観察者が検査対象の所望の近
づき難い領域にボアスコープヘッドを推進しかつ案内す
ることができる。
この発明の別の目的は、ボアスコープケーブルのための
支持表面を必要とすることなく、三次元空間のいかなる
位置にも可撓性ボアスコープを推進しかつ案内する方法
およびその装置を提供することである。
この発明の別の目的は、可撓性ボアスコープのための付
属物を提供することであり、その付属物により、ボアス
コープヘッドの動きの方向を遠隔で推進しかつ案内する
ことが可能になる。
この発明の他の目的は、曲にくねった通路を通じてケー
ブルを押込むためにケーブルを曲げる必要性を減らすこ
とによって、ボアスコープケーブルのファイバの彼労と
損傷を防止し、ケーブルの有効寿命を長くすることであ
る。
以上のように、この発明の目的と効果が列挙される。
発明の概要 この発明の1つの局面に従ったセンサを推進する方法
は、細長い導管の末端部に位置決めされて、その導管の
基部端部へ信号を伝えるセンサを推進する方法におい
て、流体を導管の末端部から放出することによって、放
出された流体の流れ方向と逆の方向に導管上に生じる反
作用力をセンサの推進力として用いることを特徴とする
(特許請求の範囲第1項)。
この発明のもう1つの局面に従ったセンサを推進しかつ
案内する方法は、導管の基部端部付近の領域から導管の
末端部へ圧力下の流体を導き、流体を導管の末端部から
放出することによって、放出された流体の流れ方向と逆
の方向に導管上に生じる反作用力をセンサの推進力とし
て用い、さらに放出された流体の流れ方向を制御するこ
とによってセンサを案内することを特徴とする(特許請
求の範囲第10項)。
この発明のさらにもう1つの局面に従ったセンサを推進
しかつ案内する方法は、可撓性ケーブルの末端部に位置
決めされてケーブルの基部端部へ信号を伝えるセンサを
遠隔的に推進しかつ案内する方法において、流体をケー
ブルの末端部から放出することによって、放出された流
体の流れ方向と逆の方向にケーブルの末端部上に生じる
反作用力をセンサの推進力として用いてケーブルの末端
部とセンサとを移動させることを特徴とする(特許請求
の範囲第15項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進するた
めの装置は、加圧流体源と、少なくとも1つの反作用ジ
ェットと、反作用力を導管の末端部上に生じさせる手段
とを備える。反作用ジェットは、導管の末端部付近に固
定されている。反作用力を導管の末端部上に生じさせる
ための手段は、加圧流体源から供給される流体を反作用
ジェットから放出させることにより、反作用ジェットか
ら放出された流体の流れ方向と逆の方向に反作用力を導
管の末端部上に生じさせる(特許請求の範囲第24
項)。
この発明の別の局面に従ったセンサを推進するための装
置は、可撓性ケーブルが末端部の曲げを制御するための
手段を含みみ、少なくとも1つの反作用ジェットと、反
作用力をケーブルの末端部上に生じさせるための手段と
を備える。反作用ジェットは導管の末端部付近でケーブ
ルに固定されている。反作用力を生じさせるための手段
は、加圧流体を反作用ジェットから放出することによっ
て、反作用ジェットから放出された流体の流れ方向と逆
の方向に反作用力をケーブルの末端部上に生じさせる
(特許請求の範囲第29項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進するた
めの装置は、均一な横断面を有する細長いブロックと、
反作用ジェットと、可撓性供給ホースとを備える。ブロ
ックはケーブル挿入穴を有する。ケーブル挿入穴はブロ
ックの前面から後面に通じてブロックの長手方向に沿っ
て形成され、かつケーブルが挿入可能でケーブルの末端
部の外周表面を支持するように形成されている。反作用
ジェットはブロックに設けられている。可撓性供給ホー
スは、加圧流体を反作用ジェットに与える(特許請求の
範囲第35項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進しかつ
案内する装置は、可撓性制御ケーブルと、その制御ケー
ブルの末端部を固定するための手段と、少なくとも1つ
の反作用ジェットと、加圧流体を反作用ジェットに供給
するための手段とを備える。可撓性制御ケーブルは、所
定の方向を向くように曲げることが可能な末端部を有す
る。可撓性制御ケーブルの末端部はセンサケーブルの末
端部に固定される。反作用ジェットは制御ケーブルの末
端部に固定される(特許請求の範囲第39項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進するた
めの装置は、複数個の反作用ジェットと、加圧流体源
と、加圧流体源からの加圧流体を反作用ジェットの少な
くとも1つに選択的に伝える手段とを備える。各々の反
作用ジェットは導管の末端部に固定され、かつ別個のス
ラスト線を有する。加圧流体を反作用ジェットの少なく
とも1つに選択的に伝える手段によって、導管の末端部
に対して反作用ジェットによるスラストベクトルの配向
が制御され得る(特許請求の範囲第40項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサヘッドを推進
するための装置は、3つの中空のジェット管と、加圧流
体源と、中空の可撓性流体供給ホースと、各流体供給ホ
ースの入口に供給される流体の圧力を変える手段とを備
える。各ジェット管は、真直ぐに延びるベース部分と、
そのベース部分に対して一定の角度で曲げられかつスラ
ストベクトル方向を規定し真直ぐに延びる先端部分とを
有する。ジェット管のベース部分はセンサヘッドの長手
方向軸線と平行に整列してセンサヘッドに固定される。
ベース部分は互いに120度の円周角を隔てて設けられ
ている。中空の可撓性流体供給ホースは、各反作用ジェ
ットのベース部分の後面の穴の開口を加圧流体源に接合
する。流体供給ホースの入口に供給される流体の圧力を
変える手段によって、圧力下で各反作用ジェットの先端
部分の開口から放出される流体によって生じる反作用ス
ラストが変えられる(特許請求の範囲第46項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進するた
めの装置は、中空のリングと、加圧流体をリングの内部
空間に供給するための手段とを備える。中空のリング
は、ケーブルの末端部前面から長手方向に間隔をおいて
固定される。リングが沿う平面は、ケーブルの末端部の
長手方向軸線に垂直である。リングは、複数の後方に向
けられたジェットオリフィスを含む(特許請求の範囲第
54項)。
この発明のさらに別の局面に従ったセンサを推進するた
めの装置は、円筒形のキャップと、中空の空気供給管
と、加圧流体源とを備える。円筒形のキャップは、ケー
ブルの末端部上に同軸で嵌るようにされる中央穴を有す
る。キャップは、内部円筒フランジ部分と外部円筒フラ
ンジ部分とを有する。内部円筒フランジ部分はケーブル
の外径より大きい内径を有し、後方に延び、ケーブルと
同軸である。ケーブルの外周表面と内部円筒フランジ部
分の内周表面との間に環状の長手方向に配置される空間
が形成される。内部円筒フランジ部分の前方の円周壁
は、複数個の半径方向に延びる穴を含む。中空の空気供
給管は、ケーブルの外周表面上に設けられ、内部円筒フ
ランジ部分の内周表面に密封接合される。外部円筒フラ
ンジ部分は、内部円筒フランジ部分より短い長さだけ後
方に延びる。外部円筒フランジ部分はキャップの外部円
筒壁を形成する。内部円筒フランジ部分の外周壁のまわ
りに平らな環状リングが同軸に固定される。リングは外
部円筒フランジ部分の後面と長手方向に整列され、かつ
それに密封接合される。リングは複数用のジェット穴を
含む。それらのジェット穴は円周上に配置され、後方に
向けられる。加圧流体源は空気供給管とケーブルの表面
とに密封結合される(特許請求の範囲第55項)。
好ましい実施例の説明 第1図〜第3図には、本発明の第1実施例として可撓性
ボアスコープを推進するための装置40が示されてい
る。この装置40はボアスコープヘッドに取付けられ
る。この発明が適用される典型的なボアスコープAは、
中央コアBを有する。中央コアBは可撓性を有し、微細
で透明なガラスまたはプラスチックファイバの束を備え
る。このファイバの束が像を伝える。
光学的なファイバケーブルのコアを構成する中央コアB
の両端部はファイバの軸線に対して垂直に切断される。
ケーブルの束は中実のプラスチックに埋込ままれること
によって平行に整列して保たれ、ファイバの束の両端面
は研磨される。光学ファイバの束の遠隔端部の円錐形の
視野内に存在する物体は、観察者がそのケーブルの束の
後方端部を調べることによってその物体を検査すること
ができる。レンズは、光学ファイバの束のいずれかの端
部または両端部に設けられてもよい。
ボアスコープ、すなわちケーブルスコープの中央コア
(光学ファイバの束)Bは、その中央コアよりも大きい
直径の可撓性ケーブルC内に埋込まれる。可撓性ケーブ
ルCは中央コアBを損傷から保護する。また、可撓性ケ
ーブルCには、観察対象の遠隔領域を照らすための光を
伝える導管が設けられる。可撓性ケーブルCの観察者側
の端部には光源が設けられる。その明るい光源からの光
は、可撓性ケーブルC内の別の光学ファイバの束を通じ
て可撓性ケーブルCの遠隔端部に伝えられる。
この発明に従った推進方法およびその装置は、すべての
タイプのボアスコープにおいて利用可能である。したが
って、たとえば、本発明の推進方法およびその装置は、
小型のテレビカメラを用いるボアスコープに適用されて
もよい。このようなボアスコープは、遠隔位置に存在す
る物体の像を伝えるために光学ファイバの束ではなく、
電気ケーブルが用いられ、その電気ケーブルの端部に小
型のテレビカメラが設けられる。
第1図〜第3図に示されるように、この発明に従ったボ
アスコープ推進装置40は中空のU形管41を備えてい
る。U形管41はプラスチックまたは金属の管から作ら
れ、小さい口径を有する。
第1図に示されるように、U形管41は、『連結可能な
ボアスコープ』Aの可撓性ケーブルCの外方端部、すな
わちヘッド部分Dに固定される。U形管41の両端部は
ヘッド部分Dの長手方向軸線と平行に整列するように設
けられる。U形管41の一方端部は気密継手によって可
撓性空気供給管42に密封接合される。空気供給管42
は可撓性ケーブルCに平行に後方に延び、加圧空気の外
部供給源まで延びる。U形管41の他方端部は開かれて
いる。したがって、加圧空気が空気供給管42を通じて
U形管41に供給されるとき、エアジェットがU形管4
1の開口を有する脚部から比較的高速度で放出され、後
方に流れる。これにより、可撓性ケーブルCのヘッド部
分D上に、前方に向けられた反作用スラスト力が生じ
る。好ましくは、U形管41の開口部を有する脚部には
テーパ加工が施され、放出された流体の速度を増加させ
るために先細ノズルが形成される。それによって、スラ
スト力が増加する。
また、可撓性ケーブルCのヘッド部分Dは、操作してい
る観察者によって所望の方向を向くように遠隔操作で曲
げられる。これは、第26図〜第28図で示される従来
の連結機構を可撓性ケーブルCのヘッド部分Dに設ける
ことによって可能になる。これにより、ボアスコープの
ヘッド部分Dを所望の方向に向けることができるので、
U形管41から放出される流体の流れ方向をヘッド部分
Dの方向に従って制御することが可能になる。その結
果、放出された流体の流れ方向と逆の方向に生じる反作
用力の方向、すなわちスラストベクトルの方向を制御す
ることが可能になる。第1図に示される基本的な実施例
においては、U形管41の開口部を有する脚部の方向に
よって、放出される流体の流れ方向が、まず、固定的に
制御される。そして、従来の連結機構を用いてヘッド部
分Dの向きを遠隔操作で変えることにより、その放出さ
れた流体の流れ方向がさらに制御される。後者の方法に
よれば、放出された流体の流れ方向は、可撓性ケーブル
Cのヘッド部分Dの空間的な配向を制御することによっ
て少なくとも部分的に制御されることになる。
さらに、オペレータは、空気供給管42の入口に供給さ
れる空気圧を変えることによって、ボアスコープのヘッ
ド部分Dに与えられる前方スラスト力の大きさを制御す
ることが可能になる。したがって、推進装置40の空気
供給管42に十分高い圧力の空気を供給することによっ
て、ボアスコープのヘッド部分Dを所望の位置まで移動
させることが可能になる。これにより、ボアスコープの
ヘッド部分Dは三次元的に移動することが可能になり、
可撓性ケーブルCを検査対象の領域の表面に接触させず
に移動することができる。可撓性ケーブルC全体を後方
にわずかに引張ることによって、ボアスコープのヘッド
部分Dを入り込んでいて通路から引戻すことができ、そ
の後、ヘッド部分Dを様々な位置に推進することができ
る。
ボアスコープの後方端部の位置で観察者は、ボアスコー
プのヘッド部分Dがどの位置に存在しているのかを見る
ことができる。これは、可撓性ケーブルCに嵌め込まれ
た中央コア(光学ファイバの束)Bを通じて、ヘッド部
分Dに位置する物体の像を観察者がボアスコープの後方
端部で見ることができるためである。この像に応じて、
観察者は、ボアスコープのヘッド部分Dに設けられた連
結機構を用いて、ヘッド部分Dを所望の方向に向けるこ
とができる。それにより、U形管41から放出される流
体の流れ方向がヘッド部分Dの方向に従って制御され
る。このようにして、中央コアBを通じて伝達されるセ
ンサ信号に応じて、観察者は、U形管41から放出され
た流体の流れ方向を制御することができる。そのセンサ
信号は、ヘッド部分Dの中央コアBの末端部によって占
められる空間の少なくとも一部分の像を形成するために
用いられ、観察者が位置するボアスコープの後方端部ま
で中央コアBを通じて伝達される。
以上のように説明された方法とその装置を用いることに
よって、ほぼ10分間でJT8ジェットタービンエンジ
ンの9個の燃焼器すべての中に連続してボアスコープを
案内することが可能となる。これに対して、同じエンジ
ン部分の中に従来のボアスコープを推進させるには4時
間かかる。従来のボアスコープを用いて検査を行なう方
法においては、ボアスコープケーブルを案内するために
一連の剛性の高い外装置を用いる必要がある。しかしな
がら、この発明の方法とその装置においてはその外装置
を用いる必要はない。したがって、この発明の方法とそ
の装置によれば、検査に要する作業時間、作業量、その
コストを削減することが可能となる。
第2図と第3図を参照して、U形管41の外表面は可撓
性ケーブルCの外周表面に接している。このようにU形
管41を可撓性ケーブルCに取付けることにより、可撓
性ケーブルCとU形管41を合せた全体の直径を最小限
にすることができる。それによって、ボアスコープヘッ
ドに取付けられた推進装置40をエンジン等の構造内に
推進させるために必要な空間を最小にする。
第4図は、第1図〜第3図で示された第1実施例の変形
例43を示す。この変形例では、中空のU形管44は基
本的な第1実施例のU形管41と実質的に同一である。
異なる点は、U形管44が可撓性ケーブルCのヘッド部
分Dの端面から突出していることである。このようにU
形管44が突出しているので、可撓性ケーブルCが前方
に推進されるとき、そのヘッド部分Dの端面が見えにく
い構造の隠された表面に不意にぶつかるのが防止され
る。これにより、観察者は可撓性ケーブルCを所望の検
査領域に案内するのに十分な視野を常に前方に保つこと
が可能になる。また、U形管44の外方端部に接触する
検査領域の表面と、ボアスコープのヘッド部分Dの末端
部との間に一定の距離が常に存在するため、その検査領
域の表面は、ボアスコープのヘッド部分Dの光学的に入
口となり得る開口部に対して正しい焦点距離の位置に存
在することになる。そのため、可撓性ケーブルCの観察
者側の端部において形成された像は、常に検査領域の表
面から一定距離、離れた視野内の像を映し出すことが保
証される。
第5図〜第7図は、この発明に従ったボアスコープヘッ
ド推進装置の第2実施例45を示す。推進装置45はブ
ロック46を備える。そのブロック46は一般に長方形
の断面を有する。ブロック46の長軸はヘッド部分Dの
長手方向軸線に平行である。ブロック46の上方壁は、
タブ、すなわち指状部分47を有する。その指状部分4
7は、ブロック46から前方に延び、細長く、薄く、か
つ平らな上方表面を形成している。第6図に示されるよ
うに、指状部分47はほぼ長方形の横断面形状を有す
る。ブロック46もまた、ほぼ長方形の断面形状を有す
るように示されている。しかしながら、ブロックの形状
は、この発明の装置の動作において絶対的に必要な形状
ではなく、設計上の選択として楕円形または湾曲された
形状であってもよい。
第5図〜第7図に示されるように、円形断面の穴48が
ブロック46の長手方向に設けられている。その穴48
は、ブロック46の全長を通じてブロック46の前面4
9から後面50まで延びている。穴48の軸線はブロッ
ク46の上方と下方の長手方向の表面に対して平行であ
る。穴48はボアスコープAのヘッド部分Dの外周表面
を嵌めるのに適した大きさを有する。ヘッド部分D、縛
りばめ、接着剤による接着、または他の適当な固定手段
によって穴48の内周表面に固着される。
めくら空洞51は、穴48よりも小さい直径を有する。
めくら空洞51は、ブロック46の後面50から前面に
向かって垂直に途中まで穴をあけることによって形成さ
れている。第7図の背面図をを参照して、空洞51は一
般に楕円形の断面形状を有する。空気ホース52は空洞
部51よりも実質的に小さい断面積を有する。空気ホー
ス52は空洞51内に途中まで挿入され、接着剤による
接着等の適当な固着手段によって空洞51の一方の内周
壁に固定される。空気ホース52の外周表面と空洞51
の内壁との間の隙間は、空気の通路となる。空気ホース
52の穴から矢印で示されるように空気が圧力下で出て
いき、ブロック46の後面50に垂直な方向に空洞51
から後方に空気が出ていく。
ボアスコープヘッド推進装置45は、この発明の基本的
な実施例としての第1実施例と同様に機能する。圧力下
の空気は空気ホース52の入口端部に供給される。その
供給される空気は比例弁によって制御される。比例弁は
ケーブルの観察者側の端部においてオペレータによって
操作される。空気ホース52を通じて供給される空気は
空洞51内に入り、空気ホース52と空洞51との間の
空間を通じて後方に漏れ出ていく。このようにして後方
に向けられたジェット気流が生じる。この空気ジェット
はブロック46に対して前方に向けられた力を生じさせ
る。これにより、ブロック46は、ブロック46に取付
けられたボアスコープAのヘッド部分Dと可撓性ケーブ
ルCとを前方の方向に引張って移動させようとする。
空気ホース52への空気の流量を制御することによっ
て、オペレータはその前方の方向のスラスト力を制御す
る。また、ボアスコープが従来の連結機構を備えていれ
ば、その連結機構を操作することによって、オペレータ
はボアスコープのヘッド部分Dの軸線方向を所望の方向
に向けることができる。それにより、空気ホース52を
通じて後方に放出されるジェット気流の方向は、ボアス
コープのヘッド部分Dの方向に従って制御される。した
がって、そのジェット気流によって生じた前方の方向の
スラスト力、すなわち推進装置45によるスラストベク
トルの方向を所望の方向に向けることが可能になる。そ
の結果、空気ホース52に供給される空気の圧力と、ボ
アスコープのヘッド部分Dの照準点(向き)を制御する
ことによって、推進装置45とボアスコープのヘッド部
分Dとを所望の速度で推進することができるとともに、
所望の位置に案内することができる。さらに、オペレー
タは、ボアスコープの末端部の前方に位置する物体を観
察者側の遠隔端部において、その物体を見ることができ
るので、その観察に従ってボアスコープのヘッド部分を
所望の領域に推進し、案内することができる。すなわ
ち、オペレータが望む検査領域にボアスコープのヘッド
部分を推進しかつ案内することができる。このように、
オペレータは、遠隔端部に位置する近づき難い領域をボ
アスコープを介して観察することができるので、検査中
に発見される興味のある領域、たとえば実際的な、ある
いは潜在的な欠陥を視覚的に示すエンジン部品の箇所に
ボアスコープのヘッド部分を推進させることができる。
指状部分47は、推進装置45の前面とボアスコープA
のヘッド部分Dの前面との共通の平面から前方に突出し
て延びている。このため、ボアスコープのヘッド部分D
の前面は指状部分47の長さよりも短い距離まで物体に
近づくことはできない。これにより、光学的な開口部を
含むボアスコープのヘッド部分の前面が不意に検査対象
の構造内の表面に当接することが防止される。その結
果、ボアスコープの観察者側の端部においてオペレータ
の視野が遮られることはない。また、この指状部分47
が設けられることにより、ボアスコープのヘッド部分の
前面が検査対象の物体に当接することが防止される。そ
れにより、光学ファイバの束の前面に対する衝撃または
引掻き損傷の可能性が減らされる。
上述のボアスコープヘッド推進装置の実施例において
は、空気ジェットによるスラストベクトルは、装置が取
付けられるボアスコープの可撓性ケーブルの長手方向軸
線に対して平行であるが、その長手方向軸線から一定の
距離だけ、ずらされている。その結果、前方の方向に生
じるスララスト力に加えて、トルクが可撓性ケーブルの
軸線と反作用ジェット管の軸線とに対して垂直な軸線の
まわりに生じる。したがって、ボアスコープのヘッド部
分を直線運動で移動させることが必要となる場合、その
トルクに釣合うトルクをボアスコープのヘッド部分に加
えることが必要となる。可撓性ケーブルの軸線に平行に
ボアスコープのヘッド部分を推進させるのが望ましい場
合には、従来のボアスコープの連結機構が、その必要な
釣合わせトルクを加える手段を提供する。
この発明による推進装置を用いてボアスコープを推進さ
せるテストにおいて、オペレータが釣合わせトルクを加
える必要性を認識するのは容易である。しかしながら、
その釣合わせトルクを加えなくても、反作用ジェット管
のみを用いてボアスコープのヘッド部分を直線運動で移
動させることができる。それは、ボアスコープのヘッド
部分のまわりに2つの反作用ジェット管(U形管)を設
けることによって実現され得る。第1の反作用ジェット
をボアスコープのヘッド部分の一方の外周表面に設け、
それと反対側のボアスコープのヘッド部分の他方の外周
表面に第2の反作用ジェット等を設ける。それによっ
て、ボアスコープのヘッド部分に不必要なトルクを発生
させずに前方方向のみにスラスト力を生じさせることが
可能になる。
第8図〜第10図は、この発明によるボアスコープヘッ
ド推進装置の第3実施例53を示す。この実施例におい
ては、長方形の断面を有するブロック54に円形断面の
穴55が形成されている。この穴55はブロック54の
全長に長手方向に延びている。穴55はボアスコープの
ヘッド部分Dの外周表面を嵌め込み、保持するように形
成されている。穴55の軸線はブロック54の長手方向
の中心線より上側に位置し、その中心線と平行である。
穴56は穴55よりも小さい直径を有する。穴56は穴
55の軸線に平行な軸線を有し、ブロック54において
穴55より下の位置に形成されている。穴56もブロッ
ク54の全長にわたって延びている。穴56は可撓性空
気供給管57を嵌め込み、保持するように形成されてい
る。第3の穴58は穴56よりも小さい直径を有し、穴
56の軸線と平行な軸線を有する。また、穴58はブロ
ック54において穴57よりも下の位置に形成され、ブ
ロック54の全長にわたって延びている。穴58は、後
方に向けられたジェット管を構成する。穴58には、加
圧空気がU形管59を通じて供給される。U形管59は
空気供給用の穴56とジェツト管用の穴58の前面開口
と連通する。このボアスコープヘップ推進装置の実施例
は、上述の第2実施例と同様に動作する。
上述の実施例では、空気供給管は、装置を推進するため
のジェット管に加圧空気を与える。推進装置が取付けら
れるファイバスコープに対してより大きな推進力を与え
たい場合には、水のようなより重い流体が加圧流体とし
て用いられてもよい。それによって、より大きな質量を
持った流量が与えられ、その結果、スラスト力が増加す
る。
実施例を通じて用いられる流体は、液体、気体、液体と
気体の混合物を含むものと考えられる。したがって、た
とえば、気泡を含む液体がこの発明における推進流体と
して用いられ得る。放出された流体は、ボアスコープの
ヘッド部分が通過する検査対象の領域内の部品を処理
し、あるいは整えるのに用いられる。そのような応用例
は、推進流体として腐食防止液体または液体泡を用いる
ことによって実現される。
そのような推進流体を用いることによって、たとえばタ
ービンエンジンのように腐食防止泡で検査される金属部
品をその推進流体によって処理することができる。
気泡以外の他の物質が加えられた多相混合物が推進流体
として用いられてもよい。固液スラリーはそのような混
合物の一例である。
密封され、あるいは実質的に囲まれた検査領域では、反
作用ジェットから放出される流体をその囲まれた領域内
で除去することが時々必要となり、あるいは望ましい。
その除去は従来の手段、たとえばバキューム管を用いて
行なうことができる。そのバキユーム管の入口開口部は
放出された流体を効果的に収集するために位置決めされ
る。バキューム管は、反作用ジェットとともに移動する
ボアスコープのヘッド部分に固定することができる。
多くの既存のファイバスコープは1つ以上の予備の溝を
有する。使用者は、流体をファイバスコープケーブルの
一方端部から他方端部に運ぶための管、または電気信号
を伝えるためのワイヤをその予備の溝に挿入することが
できる。そのような予備の溝は、ケーブルのオペレータ
側の端部から、ファイバスコープのヘッド部分に付けら
れた本発明のジェット推進装置に加圧流体を運ぶために
用いられてもよい。
第11図は、ファイバスコーのケーブルに既存の予備の
溝を利用する本発明のボアスコープ推進装置の第4実施
例60を示す。その実施例においては、中空のU形管6
1は、本発明の基本的な実施例で用いられるU形管41
(第1図)と類似のものが用いられる。ボアスコープの
可撓性ケーブルCに設けられた予備の溝Eの前面開口部
にU形管61が接続される。その接続は流体を漏れ出さ
ないように行なわれる。溝Eの後面側の開口部は加圧流
体源に接続される。加圧流体源は可撓性ケーブルCの後
方端部でオペレータによって制御され得る。加圧流体を
U形管61に導くためにボアスコープの既存の予備の溝
Eを用いるという点を除いては、この実施例の動作は上
述の本発明の基本的な実施例で説明したものと同一であ
る。
以上で説明した本発明の実施例の各々は『連結可能なボ
アスコープ』に適用可能である。そのため、本発明を
『連結可能なボアスコープ』に適用するために必要な変
形は上述の各実施例においてなされる。
次に、連結不可能なボアスコープに適用可能な本発明の
他の実施例について説明する。この発明の他の実施例
は、従来の連結機構を備えていないボアスコープのヘッ
ド部分に推進機能だけでなく、案内機能を与える。な
お、以下の説明において『連結不可能なボアスコープ』
とは、第26図〜第28図を参照して説明された従来の
連結機構を持たない、すなわち人間の脊椎骨のようにヘ
ッド部分が曲がる機機構を持たないボアスコープのこと
をいう。
この発明の第5実施例は第12図に示される。第12図
に示される実施例は『連結不可能なボアスコープ』に適
用可能な装置を示す。この装置はボアスコープのヘッド
部分を推進させるだけでなく、所定の方向に向けさせる
案内機機能をも備える。
第12図に示される装置の実施例62は、U形管63を
備えている。U形管63はケーブル組立体65の内部管
路64に密封接合されている。このケーブル組立体65
は、『連結可能』である。すなわち、このケーブル組立
体65は、たとえば、第26図〜第28図で示されるよ
うな連結機構を備えている。第26図〜第28図におい
てはボアスコープ自身に連結機構が設けられているが、
この実施例ではケーブル組立体65に連結機構が設けら
れる。ボアスコープ自身は連結機構を備えておらず、人
間の脊椎骨のようなくねくねと曲がる関節機能を備えて
いない。ケーブル組立体65が連結機構を備えており、
人間の脊椎骨のようにくねくねと曲がることができる。
このように、ケーブル組立体65が従来の連結機構を備
えている。
ケーブル組立体65は、ボアスコープのヘッド部分Dと
平行に整列してボアスコープの前面端部に固定される。
加圧流体は、内部管路64の後方開口部に供給される。
供給される流体の量はオペレータによって制御される。
『連結可能な』ケーブル組立体65の端部の照準点(向
き)は、第26図〜第28図を参照して従来の連結機構
について説明したように、オペレータによって制御され
る。U形管63はケーブル組立体65の末端部において
その内部管路64に接合されているので、U形管63の
先端部の向きもケーブル組立体65の端部の向きに従っ
て制御される。したがって、U形管63の先端部、すな
わちノズル端部のオリフィスから出るジェット流の流れ
方向はケーブル組立体65の端部の向きに従って制御さ
れる。その結果、ジェット流による反作用スラストベク
トルの方向はオペレータによって制御され得る。また、
『連結可能な』ケーブル組立体65はボアスコープのヘ
ッド部分Dに固定されているので、そのヘッド部分Dは
ケーブル組立体65に従って推進されかつ案内される。
このようにして、第12図の想像線で示されるように、
『連結可能な』ケーブル組立体65の端部が所望の方向
に向くように遠隔操作される。ケーブル組立体65の端
部と推進装置62とが、ケーブル組立体65とヘッド部
分Dの平行な長手方向軸線と異なる方向に向けられる。
第12図に示される推進装置の実施例62の1つの変形
においては、ケーブル組立体65は1つの平面内で連結
能力を備えていればよい。すなわち、ケーブル組立体6
5が1つの平面内でその端部の向きを変える能力をを備
えていればよい。たとえば、その平面がケーブル組立体
65とヘッド部分Dの長手方向の中心線を含むものと仮
定する。その場合、U形管63のノズル端部のスラスト
ベクトルは、その平面内で後方を指す位置から前方を指
す位置まで、すなわち180度の角度範囲内で変えられ
る。そして、たとえば、可撓性ケーブルCのオペレータ
側の端部を360度の範囲内で回転させることによっ
て、ヘッド部分Dが回転すると、U形管63のスラスト
ベクトルを任意の方向に向けることができる。したがっ
て、可撓性ケーブルC、すなわちヘッド部分D自身が長
手方向軸線のまわりで回転可能であることと、ケーブル
組立体65が1つの平面内で連結機構(関節機能)を有
することを組合わせることにより、U形管63から出る
ジェット流によるスラストベクトルが、三次元空間のい
かなる方向にも配向され得る。
第12図に示される本発明の推進装置の実施例62の第
2の変形においては、U形管63のノズル端部のスラス
トベクトルの方向は、ケーブル組立体65にいかなる連
結機能をも設けずに、変えられる。そのスラストベクト
ル方向は、U形管63を含む平面内で変えられる。この
変形例では、U形管63は可撓性材料から作られる。ま
た、U形管63は、限定された直径のノズル開口部を有
する。そのため、ケーブル組立体65を通じてU形管6
3に導かれる流体の圧力が十分大きいとき、U形管63
から放出された流体によって生じる力はU形管の湾曲し
た部分の壁上に差動的に加えられる。そのU形管63の
湾曲した部分において外方に向けられる半径方向の力
は、U形管63の湾曲した部分を真直ぐに変形させよう
とする。すなわち、U形管63の湾曲部分の曲げ半径を
減少させようとする。この作用はブルドン管式圧力計で
用いられる封管の動作の基礎となるものである。そのよ
うな管はブルドン管と呼ばれる。
したがって、U形管63に供給される流体の圧力を変え
ることによって、U形管63の曲げ半径を変えることが
できる。そのため、U形管63から放出された流体によ
って生じるスラストベクトル方向はブルドン効果によっ
て変えられる。U形管63が付けられたヘッド部分Dは
回転可能である。このことと、U形管63のブルドン効
果に基づく作用とを組合わせることによって、U形管6
3のスラストベクトルはいかなる所望の方向にも向けら
れる。この場合、ケーブル組立体65は単に流体供給管
として用いられる。
上記の第5実施例(第12図)においては、ケーブル組
立体65が連結構を備えることにより、あるいはU形管
63をブルドン管として用いることにより、U形管63
から放出される流体の流れ方向を制御することができ
る。また、上記2つの方法によってU形管63の向きを
変えるとともに、ヘッド部分Dを回転させることによっ
ても、U形管63から放出された流体の流れ方向を制御
することができる。
言換えれば、上記の方法によってU形管63の向きを変
えることは、可撓性ケーブルCのヘッド部分Dの空間的
な配向に対して、U形管から放出される流体の流れベク
トルの空間的な配向を制御することによって、その放出
された流体の流れ方向が少なくとも部分的に制御される
ことを意味する。
この発明によるボアスコープヘッドを推進かつ案内する
ための装置の第6実施例は第13図に示される。第13
図に示される実施例66もまた、連結能力を有しない、
『連結不可能』なファイバスコープに適用可能である。
第13図に示されるように、装置66は、3つの細長い
中空ジェット管67A,67A,67Cを備えている。
これらのジェット管67A,67B,67Cは、真直ぐ
な後面部分68A,68B(68Cは図示されていな
い)を有する。ジェット管67A,67B,67Cの後
面部分68A,68B,(68C)はボアスコープのヘ
ッド部分Dの長手方向軸線と平行に整列し、ボアスコー
プのヘッド部分Dの外部円筒表面に固定される。ジェッ
ト管67A,67B,67Cはボアスコープのヘッド部
分Dの外周面のまわりで円周角120度ごとに間隔をお
いて設けられる。ジェット管の他の配列も可能であり、
たとえば4つのジェット管が円周角90度ごとに間隔を
あけて設けられてもよい。
ジェット管67A,67B,67Cの前面部分69A,
69B,69Cはボアスコープのヘッド部分Dの中心軸
から外方へ、かつ中心軸と鋭角をなすように後方に曲げ
られる。したがって、ジェット管67A,67B,67
Cの前面部分69A,69B,69Cの中心線はそれぞ
れ、ボアスコープのヘッド部分Dの軸線と鋭角をなし、
隣接するジェット管同士は互いに120度の円周角をな
す。ジェット管の前面部分の中心線は、前面部分の後面
オリフィスから出るジェット流の方向を規定する。
各ジェット管67A,67B,67Cの後面部分68
A,68B,68Cの後面側の開口部は、中空の空気供
給管70A,70B,(70C)に密封接合される。可
撓性の空気供給管70A,70B,70CはケーブルC
に沿って加圧空気の外部供給源まで後方に延びる。加圧
空気がジェット管67A,67B,67Cに供給される
とき、ジェット管の前面部分69A,69B,69Cの
後面オリフィスから、空気ジェットが比較的高速度で後
方に放出される。これにより、ケーブルCのヘッド部分
Dに前方に向けられた反作用スラスト力が生じる。ま
た、各ジェット管67A,67B,67Cの前面部分6
9A,69B,69Cの軸線はヘッド部分Dの長手方向
軸線に対して傾斜しているので、空気ジェットによって
生じるスラストの半径方向成分が存在する結果として、
曲げモーメントがヘッド部分Dに加えられる。
3つのジェット管67A,67B,67Cから放出され
る流体の流量が等しければ、3つの曲げモーメントは互
いに相殺される。その結果、ファイバスコープのヘッド
部分Dの長手方向軸線に完全に沿った力ベクトルが生じ
る。したがって、各空気供給管の空気流量がすべて同じ
大きさであれば、長手方向の前方に向けられた力が単に
ファイバスコープのヘッド部分Dに加えられることにな
る。
各ジェット管67A,67B,67Cに対する各空気供
給管70A,70B,70Cでの空流量がすべて等しく
なければ、正味の曲げモーメントがボアスコープのヘッ
ド部分Dに加えられることになる。したがって、各空気
供給管70A,70B,70Cにおいて空気流量を特定
された差動値に制御することによって、ボアスコープの
ヘッド部分Dと、そのヘッド部分Dに取付けられた可撓
性ケーブルCを所望の照準点(向き)へ曲げ、推進して
もよい。
上記の第13図で示される実施例においては、ジェット
管から放出される流体の流量を制御することによって、
ヘッド部分の方向を変えることが可能になる。このよう
に放出された流体の流量を制御することにより、放出さ
れた流体の流れ方向も制御される。すなわち、放出され
た流体の流れ方向を制御する1つの方法として、ジェッ
ト管から放出される流体の流量を制御することが挙げら
れる。また、ジェット管から放出された流体の流量を制
御することによって、ヘッド部分の空間的な配向が制御
され、その結果、ジェット管から放出された流体の流れ
方向が制御される。
上述のように各空気供給管に供給される空気流量を差動
的に制御するために差動制御弁が用いられる。第13図
の推進装置66の各ジェット管67A,67B,67C
に供給される空気流量を制御する差動制御弁の実施例に
ついて説明する。差動制御弁の第1実施例は第14図と
第15図に示される。差動制御弁71は中空の円筒ボッ
クスの一般的な形状を有する。中空の円筒ボックスは円
板形カバー72と円筒側壁73と円板形ベース74とか
ら構成される。中空入口管75は円筒側壁73から外方
に半径方向に突出している。入口管の穴76は弁の内部
空間77と連動する。
弁出口管78A,78B,78Cは差動制御弁71の円
板形ベース74を介して下方に垂直に突出している。出
口管の穴79A,79B,79Cは弁の内部空間77と
連通している。出口管の上方表面は円板形ベース74の
上方壁面80まで延びている。弁出口管78A,78
B,78Cは、円周上で円周角120度ごとに間隔をあ
けて設けられる。弁出口管78A,78B,78Cは気
密継手を用いて可撓性空気供給管70A,70B,70
Cに接合される。それらの空気供給管はは推進装置66
のジェット管67A,67B,67Cに接続される。
一般に、円板形滑り弁本体81は、弁出口管78A,7
8B,78Cの穴79A,79B,79C上で摺動自在
に位置決めされる。それによって、差動制御弁71の内
部空間77から各出口管に対して異なる空気流量を適宜
調整することができる。
第14図を参照して、ピボット玉82は滑り弁本体81
の上方表面にその弁本体の長手方向中心線に沿った位置
に固定されている。細長い円筒弁操作ロッド83は、そ
の下方端部に凹形円板形空洞84を有する。この円板形
空洞84がピボット玉82上にきっちりと嵌まる。操作
ロッド83はは差動制御弁71の円板形カバー72の中
央穴85を通じて上方に延びている。操作ロッド83の
上方端部は、円筒ブーツ86で覆われている。円筒ブー
ツ86はオペレータの親指と人差し指に対して握りやす
い表面を与える。
第14図に示されるように、可撓性の環状ゴムダイヤフ
ラム87が操作ロッド83の上に同軸に嵌められてい
る。このダイヤフラム87によって気密シールが形成さ
れている。また、ダイヤフラム87の外側の環状表面は
円板形カバー72の下方表面88に対して気シールで接
合される。差動制御弁71に圧力が加えられるとき、弁
の内部空間77の圧力は滑り弁本体81上に下向きの力
を生じさせる。それにより、滑り弁本体81が円板形ベ
ース74の上方壁面80にぴったりと接触した状態に保
たれる。しかしながら、差動制御弁71の内部空間77
において操作ロッド83のまわりに同軸に位置決めされ
るコイル圧縮ばね89によって圧力が加えられないとき
には、下向きの力が加えられてもよい。圧縮ばね89の
上部分は円板形カバー72の下方表面88と当接する。
一方、圧縮ばね89の下部分は穴90に通される。穴9
0は、凹形空洞84のすぐ上の操作ロッド83の下方端
部に横方向に延びるように設けられている。そのように
位置決めされた圧縮ばね89は操作ロッド83に下向き
の力を加える。そのため、弁本体81の下方表面が円板
形ベース74の上方壁面80に密に接触した状態に保た
れる。
第15図を参照して、操作ロッド83が垂直位置、すな
わち中立位置に存在する場合、円板形弁本体81は弁出
口管78A,78B,78Cの穴79A,79B,79
Cのそれぞれ等しい断面領域をふさぐ。この位置におい
ては、推進装置66の各ジェット管67A,67B,6
7Cに供給される空気流量は等しい。そのため、ジェッ
ト管67A,67B,67Cが取付けられたボアスコー
プのヘッド部分Dの長手方向軸線と同一直線方向に、前
向きの反作用スラストベクトルが生じる。前方に向けら
れたスラストベクトルの大きさは、差動制御弁71の入
口管75に供給される空気の圧力を制御することによっ
て制御されてもよい。
操作ロッド83の上方端部が、垂直な平面内で弁出口管
78Cの方へ向かって回動されれば、円板形弁本体81
は弁出口管78A,78Bの穴79A,79Bを完全に
覆う。このとき、弁本体81は弁出口管78Cの穴79
Cをふさがず、穴79Cは完全に露出している。したが
って、操作ロッド83を上記のような位置に回動する
と、弁出口管89Cから供給される最大の空気流量がジ
ェット管67Cに与えられる。一方、加圧空気はジェッ
ト管67A,67Bには供給されない。これにより、ジ
ェット管67Cのみがスラストを生じさせる。その結
果、前方方向にスラスト成分が生じるとともに、1つの
モーメントが生じる。そのモーメントは、ヘッド部分D
とジェット管67Cとの長手方向軸線を含む平面内で、
ボアスコープのヘッド部分Dをジェット管67Cから離
れる方向に曲げようとするモーメントである。この力の
大きさは、差動制御弁71の入口管75に供給される空
気の圧力を増減することによって、それに応じて増減さ
れ得る。
上述と類似したやり方で、操作ロッド83を円錐内のい
かなる位置に旋回してもよい。その円錐は、差動制御弁
71の中心線からの操作ロッド83の中心線の最大偏差
を規定する。このように、オペレータは、ジェット管6
7A,67B,67Cによって生じるスラストベクトル
をいかなる所望の方向にも向けることができる。そのた
め、オペレータは、ジェット管が取付けられたボアスコ
ープのヘッド部分をいかなる所望の位置にも操縦するこ
とができる。操作ロッド83は、飛行機の飛行方向を制
御するために用いられる操縦桿と類似した機能を有す
る。
推進装置66において使用可能な差動制御弁の第2の実
施例は第16図と第17図に示される。差動制御弁91
は中空の円筒形のボックスを含む。円筒形のボックスは
円板形カバー92と円筒側壁93と円板形ベース94と
から構成される。中空の入口管95は、差動制御弁91
の円筒軸線と同軸に円板形ベース94から下方に垂直に
突出している。入口管95の穴96は弁の内部空間97
に連通している。
3つの弁出口管98A,98B,98Cは差動制御弁9
1の円筒側壁93から外方へ半径方向に突出している。
弁出口管98A,98B,98Cは円筒側壁93のまわ
りで円周角120度ごとに間隔をあけて設けられてい
る。弁出口管の穴99A,99B(99C)は弁の内部
空間97に連通している。弁出口管98A,98B,9
8Cは弁の円筒側壁93の内周壁面100よりも内方に
延びていない。弁出口管98A,98B,98Cは気密
継手を用いて可撓性空気供給管70A,70B,70C
に接合されている(第14図)。それらの空気供給管は
推進装置66のジェット管67A,67B,67Cに接
続される(第14図)。
円板形滑り本体101は、差動制御弁91の円筒内部空
間97に同軸に位置決めされる。滑り弁本体101は、
細長い同軸の円筒操作ロッド102を含む。その操作ロ
ッド102は弁本体の平らな上方表面103から上方に
垂直に延びている。操作ロッド102は円板形カバー9
2の中央穴104を通じて上方に延びている。
第17図に示されるように、可撓性の環状ゴムダイヤフ
ラム105が操作ロッド102の外周表面上で同軸に嵌
められている。それにより、ダイヤフラム105は操作
ロッド102の外周表面に対して気密シールを形成す
る。ダイヤフラム105は、一連の半径方向に設けられ
る湾曲部分106を有する。その湾曲部分106はダイ
ヤフラム105の横断面においては起伏する波状の外観
を示す。ダイヤフラム105の外側の環状表面は、円板
形カバー92の下方表面107に対して気密シールで接
合される。
ダイヤフラム105の湾曲部分106が設けられること
により、オペレータは、操作ロッド102と一体の円板
形滑り弁本体101を差動制御弁91の円筒軸線から離
れた所望の半径方向に移動させることができる。ダイヤ
フラム105が可撓性を有するので、操作ロッド102
と滑り弁本体101は円板形ベース94に対して上下方
向に移動することができる。滑り弁本体101を入口管
95の穴96の方へ下方に移動させることによって、差
動制御弁91の内部空間97への空気流量は減少する。
これにより、弁出口管98A,98B,98Cを通じる
空気流の速度が減少する。その結果、弁出口管から空気
を供給されることによって生じるジェット管67A,6
7B,67Cのスラストが減少する。したがって、操作
ロッド102を用いて滑り弁本体101の下向きの圧力
を変動させることによって、オペレータは推進装置66
のスラストの大きさを増減させることができる。
操作ロッド102と滑り弁本体101を中央中立位置か
ら、たとえば、弁出口管98Aの方に外方へ半径方向に
移動させることによって、弁出口管98Aから出る空気
の流量は、他の弁出口管98B,98Cから出る空気の
流量に対して減少させられる。このように、オペレータ
は、各弁出口管から出る空気の流量を適宜、増減させる
ことにより、ジェット管67A,67B,67Cから出
る空気ジェットによって生じるスラストベクトルを所望
の位置に向けることができる。その結果、オペレータ
は、ジェット管が取付けられたボアスコープのヘッド部
分を所望の位置に操縦することができる。
差動制御弁91の変形例は第18図と第19図に示され
る。第18図を参照して、差動制御弁108は、差動制
御弁91(第16図と第17図)の円形の動作空間と比
較すると、横断面でほほ正三角形の動作空間109を有
する。動作空間109の横断面で示される外形線を見れ
ば、その正三角形の辺に相当する部分は直線ではなく弧
状曲線を示し、その正三角形の頂点に相当する部分は弧
状曲線を互いに連結している。
3つの弁出口管110A,110B,110Cは差動制
御弁108の垂直側壁から外方に半径方向に突出してい
る。各弁出口管の中心線は作業空間109を示す正三角
形の3つの内角の各々を二分する。したがって、弁出口
管110A,110B,110Cは差動制御弁108の
側壁112のまわりで円周角120度ごとに間隔をあけ
て設けられている。弁出口管の穴111A,111B,
111Cは弁の内部空間109に連通する。各弁出口管
は側壁112の内部壁面113まで内方に延びている。
第18図に示されるように、差動制御弁108は滑り弁
本体114を備えている。滑り弁本体114は横断面で
三葉模様の外形線を有する。滑り弁本体114におい
て、三葉形状の中心と各凸型葉片115A,115B,
155Cの外表面との間の距離は、上記の正三角形形状
の動作空間109の中心とその正三角形の各頂点との間
の距離よりもわずかに小さい。そのため、選択された弁
出口管から、滑り弁本体114のいずれかの葉片を離し
たり、あるいは選択された弁出口管の方へ、いずれかの
葉片を近付けるように移動させることができる。しかし
ながら、滑り弁本体114の横断面は、動作空間109
の範囲内で滑り弁本体114の実質的な回転を妨げるだ
けの十分な大きさを有する。これにより、動作空間10
9を示す正三角形の特定された頂点と、その頂点に位置
する弁出口管の近傍に各葉片115A,115B,11
5Cの位置を規定することができる。
第19図を参照して、差動制御弁91の動作空間109
は、縦断面において平らで平行な上方表面と下方表面を
有し、各弁出口管の軸線に対して対象に形成された凸形
弧状側面を有する。中空の入口管116は差動制御弁1
08のベース117から下方に垂直に突出している。入
口管116の穴118は弁の動作空間109に連通して
いる。
滑り弁本体114は細長い同軸の円筒形状の操作ロッド
123を備えている。その操作ロッド123は滑り弁本
体114の平らな上方平面124から上方に垂直に延び
ている。操作ロッド123は穴125を通じて上方壁面
126の上方に延びている。可撓性のダイヤフラム12
7は操作ロッド123と上方壁126との間に気密シー
ルを形成している。このダイヤフラム127は環状の湾
曲した形状を有する。
第16図と第17図に示される差動制御弁の基本的な実
施例91と同様に、差動制御弁108は、ジェット管6
7A,67B,67Cによって与えられるスラストの大
きさと方向を正確に制御するために用いられる。この差
動制御弁108においては、各弁出口管から出る空気の
流量間の差をより積極的に制御する。その制御は、滑り
弁本体114の葉片115A,115B,115Cの凸
形弧状形状と、各出管口弁のまわりに形成される弁のハ
ウジング内の凹形領域の形状とを相互に関連付けること
によって、各弁出口管から出る空気の流量間の差をより
正確に制御することが可能になる。
第20図は、この発明による推進案内装置の第7実施例
を示す。
第20図に示されるように、推進案内装置131は3つ
の中空の細長いジェット管132A,132B,132
Cを備えている。各ジェット管132A,132B,1
32Cは、好ましくは1つの円筒管から形成される。各
ジェット管は直角に曲げられた部分を有する。その曲げ
られた部分によって、真直ぐな後方部分133A,(1
33B,133C)と、その後方部分に対して90度の
度をなして外方に延び、後方部分よりも短い前方部分1
34A,134B,134Cが形成されている。ジェッ
ト管の後方部分133A,(133B,133C)はボ
アスコープのヘッド部分Dの外周円表面にヘッド部分の
長手方向軸線と平行に整列して固定されている。ジェッ
ト管132A,132B,132Cはヘッド部分Dのま
わりに円周角120度ごとに間隔をあけて設けられてい
る。各ジェット管の前方部分134A,134B,13
4Cの軸線は、ヘッド部分Dの長手方向軸線に対して半
径方向に延びるように設けられている。したがって、加
圧空気が、たとえば上述の実施例で説明された3つの差
動制御弁の1つによってジェット管に差動的に供給され
るとき、大きさと方向の制御された曲げモーメントがボ
アスコープのヘッド部分Dに加えられる。その結果、ヘ
ッド部分Dは所望の方向に向けられる。
案内推進装置131は、圧力下の空気をU形推進管13
5に供給することによって推進される。推進管135は
ボアスコープのヘッド部分Dの外周円筒表面にヘッド部
分の長手方向軸線と平行に整列して固定されている。好
ましくは推進管135は隣接する2つのジェット管の間
に設けられる。
この発明によるボアスコープ推進案内装置のいくつかの
応用例においては、ボアスコープのヘッド部分を傾斜さ
せずに、前方または後方に移動させずに、平行移動(並
進)させることができるのが望ましい。その移動は、コ
ブラが頭蓋の軸線、すなわち水平方向に固定される視線
の方向を維持しながら、頭を上昇させるように行なうの
が望ましい。
第21図は、第20図に示される装置131の変形例を
示す。推進案内装置140は、基本的な実施例131の
構成要素に加えて、さらにスラスタ(thruster)管14
1A,141B(,141C)を備えている。スラスタ
管141A,141B(,141C)は中空の円筒管で
ある。スラスタ管の一方端部は密閉されている。スラス
タ管の他方端部は、加圧空気を供給することができるよ
うに開口を有する。スラスタ管141A,141B(,
141C)はボアスコープのヘッド部分Dの外周円筒表
面にボアスコープの長手方向軸線と平行に整列されて固
定されている。スラスタ管はボアスコープのヘッド部分
Dのまわりで円周角120度ごとに間隔をあけて設けら
れている。
各スラスタ管141A,141B(,141C)はノズ
ル穴142A,142B(,142C)をそれぞれ有す
る。ノズル穴142A,142B(,142C)はスラ
スタ管の円筒壁の外周部分に形成されており、その円筒
壁の半径方向に延びる先細形状の穴である。各ノズル穴
の軸線はヘッド部分Dの長手方向軸線に対して半径方向
に向けられている。したがって、圧力下の空気がノズル
穴142A,142B(,142C)から出るとき、半
径方向で内方に向けられた反作用力がボアスコープのヘ
ッド部分Dの長手方向軸線に加えられる。そのような反
作用力はボアスコープのヘッド部分Dの上で曲げモーメ
ントを生じさせる。しかしながら、ノズル穴142A,
142B(,142C)から長手方向に間隔をあけて設
けられたジェット管132A,132B,132Cから
出る圧力下の空気によって生じる反作用力が、上記の曲
げモーメントに対して釣合うモーメントを生じさせる。
そのため、各スラスタ管のノズル穴による反作用力と、
各ジェット管によって生じる反作用力とに基づいてモー
メントを釣合わせることにより、ボアスコープのヘッド
部分は、その長手方向軸線を、たとえば水平方向のよう
な方向に維持しながら、所望の方向に平行移動させるこ
とができる。
ジェット管132A,132B,132Cの位置から後
方にすれた位置にスラスタ管141A,141B,(1
41C)を追加することによって、前方のジェットによ
って生じるモーメントに対して後方に生じる半径方向の
モーメントを加えることができる。前方のジェット管と
後方のスラスタ管によって生じるスラスト力を別々に制
御することによって、ボアスコープのヘッド部分を所望
の方向に傾斜させることができる。ボアスコープのヘッ
ド部分の後方に取付けられるケーブルの部分をヘッド部
分に沿って上昇させたり、あるいは傾斜させることを望
む場合には、スララスタ管が必要に応じてケーブルの長
さに沿ってさらに取付けられてもよい。
この発明によるボアスコープ推進案内装置の第8実施例
は第22図に示される。第22図に示される装置150
は『連結可能なボアスコープ』に適用されるものであ
る。その装置150は、ボアスコープの直径を増加させ
ずに附属品としてボアスコープに取付けることができ
る。したがって、その装置150がボアスコープに取付
けられても、ボアスコープが移動可能な通路の最の大き
さを増加させることはない。推進装置150は中空のリ
ング151を備えている。リング151は、支持ロッド
152によってボアスコープのヘッド部分Dの前面から
突出した横方向の平面に平行に支持される。その支持ロ
ッド152は、リング151と、リング151が対向す
るヘッド部分Dの前面とを連結するように長手方向に設
けられる細長いロッドである。リング151は、後方に
向けられた複数個のジェット穴153を含む。空気供給
管154は加圧空気をリング151に供給する。ジェッ
ト穴153から漏れ出る空気は、リング151と支持ロ
ッド152とボアスコープのヘッド部分Dとに前方方向
のスラストを与える。
ボアスコープのケーブルに設けられた予備の溝が、空気
供給管154をケーブル内に含ませるために用いられて
もよい。
第23図は、第22図で示される装置を分解して示す拡
大斜視図である。第23図に示される実施例155にお
いては、支持ロッド152の下方端部は中実のリング1
56に取付けられている。装置が既存のボアスコープの
ヘッド部分にどのように取付けられるかについて説明す
る。まず、はめ輪Fをボアスコープのヘッド部分Dから
取外す。リング156をボアスコープのヘッド部分の前
面上に平行に置く。はめ輪Fを中空のリング151と支
持ロッド152と中実の支持リング156の上に摺動さ
せる。そして、はめ輪Fをボアスコープのヘッド部分D
の外側のねじ山の上に密に螺合させることによって、ボ
アスコープのヘッド部分Dに支持リング156を取付け
る。これにより、支持リング156がボアスコープのヘ
ッド部分Dに固定される。
第24図は第22図と第23図の推進装置の他の変形例
を示す。装置157はは一体の推進リング159と、そ
れに接続して後方に延びる空気供給管158とを備え
る。推進リング159は、後方に向けられた複数のジェ
ット穴160を有する。空気供給管158はは推進リン
グ159を支持している。
この発明によるる推進装置の第9実施例は第25図に示
される。この実施例は『連結可能なボアスコープ』に適
用されるものである。
装置161は、ボアスコープのケーブルCと同軸に装着
される空気供給管を用いて加圧空気を装置の推進ヘッド
162に供給する。
推進ヘッド162は、円筒形のキャップ163と同軸の
円筒フランジ165とを含む。キャップ163は円形穴
164を有する。円形穴164にはボアスコープのヘッ
ド部分Dが嵌められる。円筒フランジ165には空気供
給管166が挿入される。このフランジ165は後方に
延びている。環状空間167はキャップ163の内周壁
と円筒フランジ165の外周壁との間に形成される。穴
168はフランジ165の円筒壁に設けられている。こ
れにより、加圧空気は空気供給管166から環状空間1
67に導入され得る。平らな環状リング169は円筒フ
ランジ165の外周壁のまわりで同軸に固定される。こ
の環状リング169はキャップ163の後面と平行に整
列して位置決めされる。また、この環状リング169は
キャップ163の内周壁に密封接合されている。環状リ
ング169は複数個のジェット穴170を形成する。こ
れらのジェット穴170は一定の円周角ごとに間隔をあ
けて設けられている。したがって、環状空間167に導
入された加圧空気はジェット穴170を通じて後方に漏
れ、それにより、前方方向のスラスト力が推進ヘッド1
62に加えられる。
第13図に示される推進案内装置の実施例の1つの変形
例として、設けられたジェット管に対して、半径方向と
長手方向のスラストベクトルの間の比率を空気圧の関数
として変えるための手段が設けられてもよい。この場
合、ジェット管67A,67B,67Cが可撓性の材料
で形成されれば、十分高い圧力の空気がジェット管に供
給されることによって、ジェット管は本来の曲げ半径を
減少させる方向に曲がる。すなわち、ジェット管の長手
方向に設けられた後方部分と、それに対して曲げられた
前方部分との間の角度を増加させる方向にジェット管が
曲がる。これにより、可撓性のジェット管により高い圧
力の空気が供給されると、スラストの半径方向成分を長
手方向成分に対して増加させることができる。
ステアリング機能、すなわち操舵機能を実現するために
多数個のジェット管、たとえば第13図と第19図に示
されるジェット管を用いる本発明の推進案内装置の実施
例においては、必要とされる空気供給管の数を減少させ
ることが可能である。電気制御線などによって遠隔で制
御可能な切換弁をボアスコープのヘッド部分に設けるこ
とによって、1つの空気供給管のみをヘッド部分に接続
することが可能になる。
この発明の他の変形例においては、気体発生器がボアス
コープのヘッド部分の中に位置決めされ、加圧ガスを選
択された推進ジェットに供給するように遠隔で制御され
てもよい。
以上の実施例で説明されるように反作用ジェットを用い
てボアスコープを推進しかつ案内するための方法とその
装置においては、案内指令は人間のオペレータによって
発生されるものと仮定されている。そのオペレータは、
ボアスコープのヘッド部分を所望の位置に視覚的に案内
するためにボアスコープの画像伝送機能を用いる。しか
しながら、この発明において人間のオペレータ以外の案
内信号を発生させる手段を用いてもよい。また、この発
明による推進案内方法およびその装置は、画像を形成さ
せるボアスコープと異なるセンサを推進しかつ案内する
ために用いることもできる。
たとえば、この発明による推進案内装置が、可撓性ケー
ブルの遠隔端部に位置する磁力計ヘッドに取付けられれ
ば、ケーブルの基部端部に設けられる従来のサーボ制御
モジュールは、異常な磁界を受ける領域に磁力計ヘッド
を推進させる装置のために指令信号を発生させることが
できる。同様に、他の影響、たとえば放射性物質からの
電離放射線に応答するセンサは、この発明による推進案
内装置に対して指令信号を発生させるために用いられ得
る。この場合、センサをそのような影響の大きい、ある
いは小さい領域に推進しかつ案内することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の基本的な第1実施例の装置を示す
斜視図であり、従来の『連結可能なボアスコープ』に適
用可能な実施例を示す。 第2図は、第1図に示される装置の正面図である。 第3図は、第1図の装置の3−3線に沿う背面図であ
る。 第4図は、第1図に示された実施例の変形例を示す側面
図である。 第5図は、この発明による装置の第2実施例を示す部分
的に破断された側面図である。 第6図は、第5図の装置の正面図である。 第7図は、第5図の装置の7−7線に沿う背面図であ
る。 第8図は、この発明による装置の第3実施例を示す部分
的に破断された側面図である。 第9図は、第8図の装置の正面図である。 第10図は、第8図の装置の10−10線に沿う背面図
である。 第11図は、この発明による装置の第4実施例を示す部
分的に破断された側面図である。 第12図は、この発明による装置の第5実施例を示す斜
視図である。 第13図は、この発明による装置の第6実施例を示す斜
視図である。 第14図は、第13図の装置で用いられ、その装置に接
続される差動制御弁を概略的に示す部分断面図である。 第15図は、第14図の差動制御弁の上方から見た平面
図である。 第16図は、第13図の装置で用いられる差動制御弁の
変形例を示す平面図である。 第17図は、第16図の線17−17に沿った部分断面
図である。 第18図は、第16図と第17図に示された差動制御弁
の別の変形例を示す部分横断面図である。 第19図は、第18図の線19−19に沿った部分縦断
面図である。 第20図は、この発明による装置の第7実施例を示す斜
視図である。 第21図は、第20図の装置の変形例を示す斜視図であ
る。 第22図は、この発明による装置の第8実施例を示す斜
視図である。 第23図は、第22図の装置を分解して示す斜視図であ
り、その装置がどのように既存のファイバスコープのヘ
ッド部分に取付けられるかを示す。 第24図は、第22図の装置の変形例を示す斜視図であ
る。 第25図は、この発明による装置の第9実施例を示す側
断面図である。 第26図は、従来の遠隔操作でヘッド部分を脊椎骨のよ
うに曲げることが可能な、いわゆる連結構を備えたファ
イバスコープを示す斜視図である。 第27図は、第26図のa−a線に沿った部分拡大断面
図である。 第28図は、第27図のb−b線に沿った脊椎骨のを示
す図である。 図において、40,43,45,53,60,62,6
6,131,140,150,157,161は推進装
置または推進案内装置、41,59,61,63はU形
管、42,57,70A,70B,154,158,1
66は空気供給管、48,55,56,58,76,7
9A,79B,79C,96,99A,99B,111
A,111B,111Cは穴、51はめくら空洞、52
は空気ホース、65はケーブル組立体、67A,67
B,67C、132A,132B,132Cはジェット
管、71,91,108は差動制御弁、75,95,1
16は入口管、81,101,114は弁本体、78
A,78B,78C,97A,98B,98C,110
A,110B,110Cは弁出口管、72,92はカバ
ー、74,94,117はベース、82はピボット玉、
87,105,127はダイヤフラム、89は圧縮ば
ね、106は湾曲部分、109は動作空間、83,10
2,123は操作ロッド、115A,115B,115
Cは葉片、135は推進管、141A,14Bはスラス
タ管、142A,142Bはノズル穴、151,159
はリング、152は支持ロッド、153,160,17
0はジェット穴、162は推進ヘッド、163はキャッ
プ、165は円筒フランジ、169は環状リングを示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・ロック・テイラー アメリカ合衆国、カリフォルニア州、バレ ンシア ヴィア・デロス、23636 (72)発明者 ハミッド・サガッチ アメリカ合衆国、カリフォルニア州、バー バンク イースト・マグノウリャ、615、 ナンバー・エフ

Claims (55)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】細長い導管の末端部に位置決めされて前記
    導管の基部端部へ信号を伝えるセンサを推進する方法で
    あって、 流体を前記導管の前記末端部から放出することによっ
    て、前記放出された流体の流れ方向と逆の方向に前記導
    管上に生じる反作用力を前記センサの推進力として用い
    る、センサを推進する方法。
  2. 【請求項2】前記放出された流体の流れ方向を制御する
    ことをさらに含む、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. 【請求項3】前記放出された流体の流量を制御すること
    をさらに含む、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. 【請求項4】前記放出された流体の前記流れ方向は、前
    記導管の前記末端部の空間的な配向を制御することによ
    って、少なくとも部分的に制御される、特許請求の範囲
    第2項記載の方法。
  5. 【請求項5】前記放出された流体の流量を制御すること
    をさらに含む、特許請求の範囲第4項記載の方法。
  6. 【請求項6】前記放出された流体の前記流れ方向は、前
    記導管の前記末端部の空間的な配向に対して、前記放出
    された流体の流れベクトルの空間的な配向を制御するこ
    とによって、少なくとも部分的に制御される、特許請求
    の範囲第2項記載の方法。
  7. 【請求項7】前記放出された流体の流量を制御すること
    をさらに含む、特許請求の範囲第6項記載の方法。
  8. 【請求項8】前記放出された流体の流れ方向の制御は、
    前記センサ信号に応じてなされる、特許請求の範囲第2
    項記載の方法。
  9. 【請求項9】前記センサ信号は、前記センサによって占
    められる空間の領域の少なくとも一部分の像を形成する
    ために用いられる、特許請求の範囲第8項記載の方法。
  10. 【請求項10】細長い導管の末端部に位置決めされて前
    記導管の基部端部へ信号を与えるセンサを推進しかつ案
    内する方法であって、 (a) 前記導管の前記基部端部付近の領域から、前記導
    管の前記末端部へ圧力下の流体を導き、 (b) 前記流体を前記導管の前記末端部から放出するこ
    とによって、前記放出された流体の流れ方向と逆の方向
    に前記導管上に生じる反作用力を前記センサの推進力と
    して用い、かつ、 (c) 前記放出された流体の流れ方向を制御することに
    よって、前記センサを案内する、センサを推進しかつ案
    内する方法。
  11. 【請求項11】前記放出された流体の流量を制御するこ
    とをさらに含む、特許請求の範囲第10項記載の方法。
  12. 【請求項12】前記放出された流体の流れ方向と流量の
    制御は、前記センサ信号に応じてなされる、特許請求の
    範囲第11項記載の方法。
  13. 【請求項13】前記放出された流体の前記流れ方向は、
    前記導管の前記末端部の空間的な配向を制御することに
    よって、少なくとも部分的に制御される、特許請求の範
    囲第12項記載の方法。
  14. 【請求項14】前記放出された流体の流れ方向は、前記
    導管の前記末端部の空間的な配向に対して、前記放出さ
    れた流体の流れベクトルの空間的な配向を制御すること
    によって、少なくとも部分的に制御される、特許請求の
    範囲第12項記載の方法。
  15. 【請求項15】可撓性ケーブルの末端部に位置決めされ
    て前記ケーブルの基部端部へ信号を伝えるセンサを遠隔
    的に推進しかつ案内する方法であって、 流体を前記ケーブルの前記末端部から放出することによ
    って、前記放出された流体の流れ方向と逆の方向に前記
    ケーブルの前記末端部上に生じる反作用力を前記センサ
    の推進として用いて前記ケーブルの末端部と前記センサ
    とを移動させる、前記センサを推進しかつ案内する方
    法。
  16. 【請求項16】前記放出された流体の流れ方向を制御す
    ることをさらに含み、それによって前記反作用力の方向
    を制御する、特許請求の範囲第15項記載の方法。
  17. 【請求項17】前記放出された流体の流量を制御するこ
    とをさらに含み、それによって前記反作用力の大きさを
    制御する、特許請求の範囲第16項記載の方法。
  18. 【請求項18】前記放出された流体の流れ方向と流量の
    制御は、前記センサ信号に応じてなされる、特許請求の
    範囲第17項記載の方法。
  19. 【請求項19】前記センサ信号は、前記ケーブルの前記
    末端部の前記センサによって占められる空間の領域の少
    なくとも一部分の像を前記ケーブルの前記基部端部に形
    成するために用いられる、特許請求の範囲第18項記載
    の方法。
  20. 【請求項20】前記放出された流体の前記流れ方向は、
    前記ケーブルの前記末端部の空間的な配向を制御するこ
    とによって、少なくとも部分的に制御される、特許請求
    の範囲第19項記載の方法。
  21. 【請求項21】前記放出された流体は、前記ケーブルの
    基部端部付近の領域から供給され、かつ前記ケーブルの
    前記末端部に導かれる、特許請求の範囲第20項記載の
    方法。
  22. 【請求項22】前記放出された流体の前記流れ方向は、
    前記導管の前記末端部の空間的な配向に対して、前記放
    出された流体の流れベクトルの空間的な配向を制御する
    ことによって、少なくとも部分的に制御される、特許請
    求の範囲第19項記載の方法。
  23. 【請求項23】前記放出された流体は、前記ケーブルの
    基部端部付近の領域から供給され、かつ前記ケーブルの
    前記末端部に導かれる、特許請求の範囲第22項記載の
    方法。
  24. 【請求項24】導管の末端部に固定されて前記導管の基
    部端部へ信号を伝えるセンサを推進するための装置であ
    って、 (a) 加圧流体源と、 (b) 前記導管の前記末端部付近に固定された少なくと
    も1つの反作用ジェットと、 (c) 前記加圧流体源から供給される流体を前記反作用
    ジェットから放出させることによって、前記反作用ジェ
    ットから放出された流体の流れ方向と逆の方向に反作用
    力を前記導管の前記末端部上に生じさせるための手段と
    を備える、センサを推進するための装置。
  25. 【請求項25】前記放出された流体の流れ方向を制御す
    る手段をさらに備える、特許請求の範囲第24項記載の
    装置。
  26. 【請求項26】前記放出された流体の流量を制御する手
    段をさらに備える、特許請求の範囲第25項記載の装
    置。
  27. 【請求項27】前記放出された流体の流れ方向を制御す
    る手段は、 (a) 前記放出された流体の前記流れ方向を、前記導管
    の前記末端部に対して所定の方向に維持する手段と、 (b) 前記導管の前記末端部の空間的な配向を制御する
    手段とを含む、特許請求の範囲第26項記載の装置。
  28. 【請求項28】前記放出された流体の流れ方向を制御す
    る手段は、前記導管の前記末端部上で、前記反作用力の
    ベクトル方向の空間的な配向を制御する手段を備える、
    特許請求の範囲第26項記載の装置。
  29. 【請求項29】導管の末端部に固定され、かつ末端部の
    曲げを制御するための手段を含む可撓性ケーブルによっ
    て被覆されて前記導管の基部端部へ信号を伝えるセンサ
    を推進するための装置であって、 (a) 前記導管の末端部付近で前記ケーブルに固定され
    た少なくとも1つの反作用ジェットと、 (b) 加圧流体を前記反作用ジェットから放出させるこ
    とによって、前記反作用ジェットから放出された流体の
    流れ方向と逆の方向に反作用力を前記ケーブルの前記末
    端部上に生じさせるための手段とを備える、センサを推
    進するための装置。
  30. 【請求項30】前記加圧流体は、前記ケーブルの全長と
    平行に延びる中空の可撓性ホースによって、前記ケーブ
    ルの基部端部の加圧流体源から前記ケーブルの前記末端
    部の前記反作用ジェットに導かれる、特許請求の範囲第
    29項記載の装置。
  31. 【請求項31】前記ホースは、前記ケーブル内に含まれ
    る、特許請求の範囲第30項記載の装置。
  32. 【請求項32】前記反作用ジェットは、前記ケーブルの
    末端部に固定される中空のU形の管を備え、そのU形の
    管の両脚部は前記ケーブルの末端部に対して後方に対向
    し、前記U形管の一方の脚部は前記中空の可撓性ホース
    に密封接合され、他方の脚部は加圧流体がそこから放出
    され得るように開かれている、特許請求の範囲第30項
    記載の装置。
  33. 【請求項33】前記U形管の前記他方の脚部は、前記ケ
    ーブルの前記末端部に対して後方に配置されている、特
    許請求の範囲第31項記載の装置。
  34. 【請求項34】前記U形管の凸形弧状外部表面は、前記
    ケーブルの末端部の前面から突出して長手方向に延び
    る、特許請求の範囲第32項記載の装置。
  35. 【請求項35】導管の末端部に固定されかつ可撓性ケー
    ブルによって被覆されて前記導管の基部端部へ信号を伝
    えるセンサを推進するための装置であって、 (a) 均一な横断面を有する細長いブロックを備え、前
    記ブロックはケーブル挿入穴を有し、その穴は前記ブロ
    ックの前面から後面に通じて前記ブロックの長手方向に
    沿って形成され、かつ前記ケーブルが挿入可能で前記ケ
    ーブルの末端部の外周表面を支持するように形成されて
    おり、 (b) 前記ブロックに設けられた反作用ジェットと、 (b) 加圧流体を前記反作用ジェットに与えるための可
    撓性供給ホースとを備える、センサを推進するための装
    置。
  36. 【請求項36】前記反作用ジェットは、前記ブロックの
    後面から前面に向かって、その後面に垂直に前記ブロッ
    ク内に途中まで穴が開けられた終壁端面を有する楕円形
    の断面のめくら空洞を備え、前記空洞は前記可撓性供給
    ホースより大きい断面領域を有し、前記可撓性供給ホー
    スは前記空洞内に途中まで挿入されかつ前記空洞の一方
    の内周壁面に固定され、それによって前記供給ホースの
    外周表面と前記空洞の他方の内周壁面とによって反作用
    ジェット管路が形成される、特許請求の範囲第35項記
    載の装置。
  37. 【請求項37】前記ケーブルの前記末端部の前面より前
    方に突出して長手方向に延びるように設けられた突起部
    をさらに備える、特許請求の範囲第35項記載の装置。
  38. 【請求項38】前記反作用ジェットは、前記ブロックの
    前面と後面を通じて前記ブロックの長手方向に設けられ
    た第1の直径を有する噴出穴を含み、前記ブロックは、
    前記ケーブル挿入穴と前記噴出穴の軸線に平行でありか
    つそれらの穴の間に介在する供給ホース挿入穴を含み、
    その供給ホース挿入穴は前記ブロックの前面と後面を通
    じて設けられ、前記第1の直径より大きな第2の直径を
    有し、前記供給ホースを支持するように形成されてお
    り、中空のU形管は、前記ブロックの前面に形成された
    前記供給ホース挿入穴と前記噴出穴との開口に密封接合
    され、それによって、前記供給ホースの加圧流体が前記
    噴出穴の後面の開口を通じて後方に漏れ出るように反作
    用ジェット管路が形成される、特許請求の範囲第35項
    記載の装置。
  39. 【請求項39】可撓性センサケーブルの末端部に固定さ
    れて前記可撓性センサケーブルの基部端部へ信号を伝え
    るセンサを所定の方向に推進しかつ案内する装置であっ
    て、 (a) 所定の方向を向くように曲げることが可能な末端
    部を有する可撓性制御ケーブルと、 (b) 前記制御ケーブルの前記末端部を前記センサケー
    ブルの末端部に固定するための手段と、 (c) 前記制御ケーブルの末端部に固定された少なくと
    も1つの反作用ジェットと、 (d) 加圧流体を前記反作用ジェットに供給するための
    手段とを備える、センサを推進しかつ案内する装置。
  40. 【請求項40】導管の末端部に固定されて前記導管の基
    部端部へ信号を伝えるセンサを推進するための装置であ
    って、 (a) 各々が前記導管の末端部に固定され、かつ別個の
    スラスト線を有する複数個の反作用ジェットと、 (b) 加圧流体源と、 (c) 前記加圧流体源からの加圧流体を前記反作用ジェ
    ットの少なくとも1つに選択的に伝える手段とを備え、
    それによって前記導管の末端部に対して前記反作用ジェ
    ットによるスラストベクトルの配向を制御する、センサ
    を推進するための装置。
  41. 【請求項41】前記反作用ジェットのスラスト線は、前
    記導管の末端部において前記導管の長手方向軸線と交差
    する平面内で互いに等しい円周角を隔てて設けられる、
    特許請求の範囲第40項記載の装置。
  42. 【請求項42】前記反作用ジェットのスラスト線は、前
    記導管の前記末端部の長手方向軸線に対して傾斜してい
    る、特許請求の範囲第40項記載の装置。
  43. 【請求項43】前記反作用ジェットのスラスト線は、互
    いにかつ前記導管の前記末端部の長手方向軸線に平行で
    ある、特許請求の範囲第40項記載の装置。
  44. 【請求項44】前記反作用ジェットのスラスト線と前記
    導管の長手方向軸線との間の角度は、動的に制御可能で
    ある、特許請求の範囲第40項記載の装置。
  45. 【請求項45】前記反作用ジェットの少なくとも一部分
    は旋回可能であり、かつ前記反作用ジェットのスラスト
    線と前記導管の長手方向軸線との間の角度は、前記反作
    用ジェット内の圧力を変えることによって変えられる、
    特許請求の範囲第44項記載の装置。
  46. 【請求項46】可撓性ケーブルの末端部に固定されて前
    記ケーブルの基部端部へ信号を伝えるセンサヘッドを推
    進するための装置であって、 (a) 各々が真直ぐに延びるベース部分と、そのベース
    部分に対して一定の角度で曲げられかつスラストベクト
    ル方向を規定し真直ぐに延びる先端部分とを有する3つ
    の中空のジェット管を備え、前記ジエット管のベース部
    分は、前記センサヘッドの長手方向軸線と平行に整列し
    て前記センサヘッドに固定され、前記ベース部分は互い
    に120度の円周角を隔てて設けられ、 (b) 加圧流体源と、 (c) 各前記反作用ジェットの前記ベース部分の後面の
    穴の開口を前記加圧流体源に接合する中空の可撓性流体
    供給ホースと、 (d) 各前記流体供給ホースの入口に供給される流体の
    圧力を変える手段とを備え、それによって圧力下で各前
    記反作用ジェットの前記先端部分の開口から放出される
    流体によって生じる反作用スラストを変える、センサヘ
    ッドを推進するための装置。
  47. 【請求項47】前記反作用ジェットに供給する加圧流体
    の相対的な流量を制御するための選択弁をさらに備え、
    それによって個々の反作用ジェットスラストベクトルの
    ベクトル和の方向制御を与える、特許請求の範囲第46
    項記載の装置。
  48. 【請求項48】前記選択弁は、 (a) 円板形カバーと、円板形カバーと、円筒側壁とを
    有する中空の円形断面の円筒ハウジングを備え、空気供
    給管が、前記円筒ウジングの円筒壁から半径方向外方に
    垂直に突出し、かつ前記円筒ハウジングの内部と連通す
    るように前記円筒ハウジングに設けられており、 (b) 前記円筒ハウジングの円板形ベースには3つの弁
    出口管の開口が設けられ、前記開口の中心は、前記円筒
    ハウジングの長手方向中心線と同軸の中心を有する円上
    で互いに120度の円周角を隔てる位置に設けられ、 (c) 平らな底部表面を有する円板形弁本体をさらに備
    え、前記弁本体は、前記弁出口管の開口の中心の位置を
    規定する前記円と同じ直径を有し、かつ前記円筒ハウジ
    ング内に摺動自在に閉込められ、その平らな底部表面は
    前記円板形ベースの平らな上方壁面と密に接触し、かつ (d) 選択された前記弁出口管の開口を覆うために前記
    弁本体を摺動自在に移動させる手段をさらに備え、それ
    によって前記円筒ハウジングの内部から前記弁出口管へ
    の相対的な空気の流量を制御することができ、特許請求
    の範囲第46項記載の装置。
  49. 【請求項49】前記弁本体を摺動自在に移動させる手段
    は、旋回可能に前記弁本体の上方表面の中央に装着され
    る細長いロッドを備え、前記ロッドは、前記円筒ハウジ
    ングの円板形カバーの中央穴を介して上方に延び、前記
    ロッドの外周表面は可撓性環状ダイヤフラムによって前
    記円板形カバーに気密シールを保つように連結される、
    特許請求の範囲第48項記載の装置。
  50. 【請求項50】前記選択弁は、 (a) 円板形カバーと円板形ベースを有する中空の円形
    断面の円筒ハウジングを備え、中空の空気入口供給管は
    前記円板形ベースの底部表面から下方に垂直に突出し、
    前記空気入口供給管は前記円筒ハウジングの内部と連通
    し、 (b) 前記円筒ハウジングの円筒側壁から外方に半径方
    向に突出する3つの弁出口管をさらに備え、前記弁出口
    管は前記円筒側壁の円周のまわりに互いに120度の円
    周角を隔てて設けられ、かつ前記弁出口管は前記円筒ハ
    ウジングの内部空間と連通し、 (c) 平らな下方表面と平らな上方表面とを含み、かつ
    前記円筒ハウジングの前記円筒側壁の内部直径よりわず
    かに小さい直径を有する円板形弁本体をさらに備え、前
    記円板形弁本体は前記円筒ハウジング内に摺動自在に閉
    込められ、かつ前記円板形ベースの平らな上方表面に対
    して垂直な軸方向に可動であり、 (d) 前記円筒ハウジングの内部空間から前記弁出口管
    の開口への相対的な空気の流量を制御するために、選択
    された前記弁出口管の開口に対して前記円板形弁本体を
    摺動自在に移動させる手段と、 (e) 前記円筒ハウジングの内部空間への空気の流量を
    制御するために、前記空気入口供給管の開口に対して垂
    直に前記円板形弁本体を移動させる手段とを備える、特
    許請求の範囲第47項記載の装置。
  51. 【請求項51】前記円板形弁本体を摺動自在にかつ垂直
    に移動させる手段は、前記円板形弁本体の上方表面に強
    固にかつ中央で装着され、かつ前記円筒ハウジングの前
    記円板形カバーの中央穴を介してそこから上方に垂直に
    延びる細長いロッドを備え、前記中央穴の側壁に対して
    前記ロッドを半径方向に移動させることがきるように前
    記中央穴の直径は前記ロッドの直径より大きく、前記ロ
    ッドの外周表面は、横断面で複数の油状に湾曲した形状
    を有する可撓性環状ダイヤフラムによって気密シールを
    保つように前記円板形カバーに連結され、前記ダイヤフ
    ラムが前記ロッドの半径方向と軸方向への移動を可能に
    する、特許請求の範囲第50項記載の装置。
  52. 【請求項52】前記選択弁は、 (a) 平らなカバーと平らなベースと平らな側壁とを有
    する中空のハウジングを備え、前記ハウジングの横断面
    形状は、弧状の外方向に曲がった側面と弧状の凸形頂点
    とを有する正三角形の外観を有し、かつ中空の空気入口
    供給管は前記ベースの底部表面から下方に垂直に突出
    し、前記空気入口供給管の穴は前記ハウジングの中空の
    内部と連通し、 (b) 前記ハウジングの側壁から外方に半径方向に突出
    する3つの弁出口管をさらに備え、各前記弁出口管の穴
    の中心線は前記正三角形の個々の頂点を二分し、各前記
    弁出口管の穴は平滑な弧状形状の前記ハウジングの内壁
    表面と接合するように外方に半径方向に突出し、それに
    よって凸形出口バルブシールが形成され、かつ前記弁出
    口管の穴は前記ハウジングの中空の内部空間と連通し、 (c) 平らで互いに平行な上方および下方表面と、横断
    面で3つの葉片からなる三葉模様の形状とを有する弁本
    体をさらに備え、前記ハウジングの三角形断面の作業空
    間内で前記弁本体の半径方向の運動が可能であり、前記
    葉片の各々は、縦断面で前記弁出口管の弁座に相補的な
    形状の凸形表面を有し、前記弁本体は前記ハウジング内
    に摺動自在に閉込められ、前記ベースの上方表面に垂直
    な軸方向に可動であり、 (d) 前記ハウジングの内部空間から前記弁出口管の穴
    への相対的な空気の流量を制御するために、選択された
    前記弁出口管の穴に対して前記弁本体を摺動自在に移動
    させる手段と、 (e) 前記ハウジングの内部空間への空気の流量を制御
    するために前記空気入口供給管の開口に対して垂直に前
    記弁本体を移動させる手段とを備える、特許請求の範囲
    第47項記載の装置。
  53. 【請求項53】前記弁本体を摺動自在にかつ垂直に移動
    させる手段は、前記弁本体の上方表面に強固にかつ中央
    に装着され、前記ハウジングの前記カバーの中央穴を介
    してそこから上方に垂直に延びる細長いロッドを備え、
    前記中央穴の側壁に対して前記ロッドを半径方向に移動
    させることができるように前記中央穴の直径はロッドの
    直径より大きく、前記ロッドの外周表面は、横断面で複
    数の波状に湾曲した形状を有する可撓性環状ダイヤフラ
    ムによって気密シールを保つように前記カバーに連結さ
    れ、前記ダイヤフラムが前記ロッドの半径方向と軸方向
    への移動を可能にする、特許請求の範囲第52項記載の
    装置。
  54. 【請求項54】可撓性センサケーブルの末端部に位置決
    めされて前記センサケーブルの基部端部へ信号を伝える
    センサを推進するための装置であって、 (a) 前記センサケーブルの末端部前面から長手方向に
    間隔をおいて固定される中空のリングを備え、前記リン
    グが沿う平面は前記センサケーブルの末端部の長手方向
    軸線に垂直であり、前記リングは複数の後方に向けられ
    たジェットオリフィスを含み、 (b) 前記リングの内部空間と連通し、加圧流体を前記
    リングの内部空間に供給するための手段とを備える、セ
    ンサを推進するための装置。
  55. 【請求項55】可撓性センサケーブルの末端部に位置決
    めされて前記センサケーブルの基部端部へ信号を伝える
    センサを推進するための装置であって、 (a) 前記センサケーブルの前記末端部上に同軸に嵌る
    ようにされる中央穴を有する円筒形のキャップを備え、
    前記キャップは前記センサケーブルの外径より大きい内
    径を有し、かつ後方に延び、前記センサケーブルと同軸
    の内部円筒フランジ部分を有し、それによって前記セン
    サケーブルの外周表面と前記内部円筒フランジ部分の内
    周表面との間に環状の長手方向に配置される空間を形成
    し、前記内部円筒フランジ部分の前方の円周壁は、複数
    個の半径方向に延びる穴を含み、 (b) 前記センサケーブルの前記外周表面上に設けら
    れ、かつ前記内部円筒フランジ部分の内周表面に密封接
    合される中空の空気供給管と、 (c) 前記内部円筒フランジ部分より短い長さだけ後方
    に延びる外部円筒フランジ部分とを備え、前記外部円筒
    フランジ部分は前記キャップの外部円筒壁を形成し、 (d) 前記内部円筒フランジ部分の外周壁のまわりに同
    軸に固定される平らな環状リングを備え、前記リング
    は、前記外部円筒フランジ部分の後面と長手方向に整列
    され、かつそれに密封接合され、前記リングは、円周上
    に配置されかつ後方に向けられたジェット穴を含み、 (e) 前記空気供給管と前記センサケーブルの表面とに
    密封結合される加圧流体源とを備える、センサを推進す
    るための装置。
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