JP2004263777A

JP2004263777A - 管内作業装置

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Publication number: JP2004263777A
Application number: JP2003054489A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Toga; 義和栂; Yukio Izumi; 幸男泉
Original assignee: GEOTECH KK; Sugino Machine Ltd
Current assignee: GEOTECH KK; Sugino Machine Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】センタ支柱７０における旋回アーム５０，６０の位置を工夫して、管内壁に付着しているゴミの除去効率が低下することを防止することを課題とする。
【解決手段】作業対象の管に挿入したときに管の軸方向に延びるセンタ支柱７０と、センタ支柱７０の両端に位置しておりセンタ支柱の軸心を中心としてそれぞれ放射状に延びるガイドアーム１０，２０，３０，４０とガイドアーム１０’，２０’，３０’，４０’との間であってセンタ支柱７０の中央部にセンタ支柱７０の軸心を中心として旋回自在な旋回アーム６０を備える。センタ支柱７４の軸方向と交叉する直線上に対となるロータリージョイント７１を介して旋回アーム５０とを備える。旋回アーム６０は管の軸方向に対して直交する方向に噴射口が向けられたノズルヘッド６６を有するロータリージェットガン６５を具備する。
【選択図】図４

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、管内作業装置に関し、特に、水力発電所の水路用水圧鉄管の補修工事の際の水圧鉄管内壁の塗着層や錆の除去、下水管、煙道（ダクト）、煙突、サイロ、各種プラントの配管等の内面のライニングや付着固形物のはつり、除去、清掃等を行う管内作業装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
従来、管内作業装置は、貯水ダムから水力発電所への水路として使用されている水圧鉄管の補修工事において、管内壁面の塗着層や錆を除去する際に用いられていた。
【０００２】
ここで、従来の管内作業装置として、以下のものがある。
図５は、従来の管内作業装置の模式的な側面図である。
【０００３】
図５に示すように、従来の管内作業装置は、管体１００２の内部に収納され、管軸方向に延びる軸部材１００３と、軸部材１００３の両端近傍に基端を固定され、軸部材１００３から管内壁面１００２ｉｗに向かって三方の半径方向へ放射状に延びる３本の先端部支持アーム１００４ｆと、該先端部支持アーム１００４ｆと各々略同方向に放射状に伸びる３本の後端部支持アーム１００４ｂと、先端部支持アーム１００４ｆと後端部支持アーム１００４ｂの各々の先端部に取り付けられ、管内壁面１００２ｉｗに沿って管軸方向に転動可能なガイド輪１００５とからなる移動体１００１とを有する。
【０００４】
また、従来の管内作業装置は、移動体１００１を管体１００２の内部でワイヤ１００６ｗを介して矢印イで示す管軸方向に牽引・移動させるウインチからなる移動体移動駆動手段１００６と、軸部材１００３の先端部に軸部材１００３の軸心を中心に旋回自在に設けられた旋回アーム１００７と、旋回アーム１００７の先端に設けられ、管内壁面１００２ｉｗに高圧水を噴射する例えば回転マルチノズルヘッド１００８ｍｈを具備したロータリージェットガンからなる高圧水噴射ガン１００８と、高圧水噴射ガン１００８のノズルの先端よりも管内壁面１００２ｉｗ側に突出して該内壁面１００２ｉｗに外周面が接触し、該内壁面１００２ｉｗ上を矢印ロで示す円周方向に転動して高圧水噴射ガン１００８のノズル１００８の先端と内壁面１００２ｉｗとの間の距離を所定の値に保つガイド輪１００９とを備えた高圧水噴射ヘッド１０１０とを具備してなる。
【０００５】
移動体１の三対の先・後端部支持アーム１００４ｆ、１００４ｂのうち、略同一半径方向に延びる一対の支持アーム１００４ｆ、１００４ｂを、その先端部のガイド輪１００５の基部よりも基端側（軸部材側）に伸縮・付勢用定圧作動型エアーシリンダを介在させた伸縮可能支持アーム１００４ｆｅ、１００４ｂｅとするとともに、旋回アーム１００７は、屈伸・付勢用定圧作動型エアーシリンダ１０１３の伸縮により軸部材１００３の軸心に直交する面内で屈伸可能な関節式アームであり、旋回アーム１００７の先端に、軸部材１００３の軸心に平行な先端部関節軸１００７ｊｂを介して、高圧水噴射ヘッド１０１０を回動可能に取り付けている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３２５３８０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されている管内作業装置は、以下の点で改善の余地がある。すなわち、例えば、管内壁面１００２ｉｗにゴミが付着していて、そこに例えば先端部支持アーム１００４ｆのガイド車輪が乗り上げると、軸部材１００３と管軸心との調芯が不可となる。このとき、高圧水噴射ヘッド１０１０が、管体１００２の軸心の直交方向に対して傾き、管内壁面１００２ｉｗに垂直に高圧水が噴射されなくなる。
【０００８】
このような場合に、旋回アーム１００７が軸部材１００３の管内における両端に向けて位置しているほど、管内壁面１００２ｉｗに対する高圧水の噴射角度が大きくなる。管内壁面１００２ｉｗに対する高圧水の噴射角度が大きくなるほど、管内壁面１００２ｉｗに付着しているゴミに対して、高圧水の噴射による外力がかかりにくくなる。このため、ゴミの除去効率が低下する。
【０００９】
また、特許文献１に記載されている管内作業装置は、運搬時の利便性、デッドスペースの省略化の要請から、装置本体の小型化を図るという点においても、旋回アーム１００７の位置がネックとなっており、改善の余地があった。
【００１０】
そこで、本発明は、軸部材における旋回アームの位置を工夫して、管内壁に付着しているゴミの除去効率が低下することを防止することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、軸部材における旋回アームの位置を工夫して、装置本体の小型化を図ることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、作業対象の管に挿入したときに管の軸方向に延びるセンタ支柱と、センタ支柱の両端に位置しておりセンタ支柱の軸心を中心としてそれぞれ放射状に延びる複数のガイドアームと、ガイドアーム間に位置しておりセンタ支柱の軸心を中心として旋回自在な旋回アームとを備えており、旋回アームは管の軸方向に対して直交する方向に噴射口が向けられた噴射ノズルを有する。
【００１３】
旋回アームは、センタ支柱の中央部に位置するようにしている。
【００１４】
複数のガイドアームは、作業対象の管に挿入したときに、管の天井側に位置するガイドアームが、作業時に伸縮可能な伸縮型ガイドアームとしている。
【００１５】
センタ支柱の軸方向と交叉する直線上に、旋回アームと対となる他の旋回アームがセンタ支柱を介して位置している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、山間部等に形成されたダム２００から流れる水を用いて発電する水力発電所６００付近を示す図である。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の模式的な断面図である。
【００１８】
図１（ａ），図１（ｂ）には、河川上流等での水を貯める貯水池１００と、貯水池１００の一部を形成するダム２００と、ダム２００を通過した水を通す所要の傾斜の水圧管路３００と、水圧管路３００を通った水を一次的に貯める水槽４００と、水槽４００に一次的に貯められた水を通す所要の傾斜の水圧管路５００と、水圧管路５００を通った水によって発電を行う水力発電所６００と、水力発電所６００において発電に用いた後の水を河川下流等へ放つ放水路７００とを示している。
【００１９】
本実施の形態では、管内作業装置によって、水圧管路３００，５００の管内のゴミを除去するなどの作業を行う。
【００２０】
図２は、図１に示す水圧管路５００に本実施の形態の管内作業装置８００を挿入している状態を示す図である。
【００２１】
図２には、管内作業装置８００に取り付ける牽引ワイヤー５３０と、牽引ワイヤー５３０を巻き付けることによって管内作業装置８００を牽引する牽引ウインチ５１０と、管内作業装置８００に取り付けた牽引ワイヤー５３０を牽引ウインチ５１０側へ向けるとともに牽引ワイヤー５３０の巻き取りを容易にするための滑車５２０と、水圧管路５００を通った濁水を貯める濁水集積タンク５４０と、濁水集積タンク５４０で貯められた濁水を濾過して給水しておく給水タンク５５０と、管内作業装置８００等を駆動するための発電を行う発電機５６０と、管内作業装置８００へ供給するエアを圧縮するコンプレッサー５７０とを示している。
【００２２】
図２に示すように、水圧管路５００は、ダム１００側の水が水力発電所６００側へ流れるように、所要の傾斜を有している。管内作業装置８００は、水圧管路５００の管内を、矢印Ａで示すように例えば下流側から上流側、或いは上流側から下流側へ向けて進行させながら、作業を行うようにしている。
【００２３】
なお、管内作業装置８００の詳細な構成等については後述するが、水圧管路５００に挿入したときに水圧管路５００の軸方向に延びるセンタ支柱の両端部には、水圧管路５００の内壁を例えば上流側から下流側へ向けて進行させるための複数のガイドアームを備え、センタ支柱の中央部にセンタ支柱の軸心を中心として矢印Ｂで示すように水圧管路５００の周方向に旋回自在な旋回アームとを備えている。
【００２４】
図３は、図１の管内作業装置８００の進行方向前方である上流側から見た模式的な側面図である。
【００２５】
図４は、図３において旋回アーム５０，６０をガイドアーム１０，２０と平行な方向に向けた状態での模式的な側面図である。
【００２６】
図３，図４に示すように、管内作業装置８００は、以下説明するセンタ支柱７０，７４と、ガイドアーム１０，２０，３０，４０と、ガイドアーム１０’，２０’，３０’，４０’と、旋回アーム５０，６０とを主たる構成部として備える。
【００２７】
センタ支柱７０，７４は、フランジ７５によって相互に連結されている。
センタ支柱７４は、旋回アーム５０，６０の一部であるガイドシャフト５４，６４と一体構成とされており、旋回アーム５０，６０をセンタ支柱７０，７４本体に対して回動可能なロータリージョイント７１と連結されている。
また、センタ支柱７４は、ロータリージョイント７１の前方に位置しており旋回アーム５０，６０を旋回するためのロータリージョイント駆動用エアモータ７２を備えている。
【００２８】
ガイドアーム１０，２０，３０，４０は、センタ支柱７４の進行方向先端に取り付けられている。
ガイドアーム１０’，２０’，３０’，４０’は、センタ支柱７０の進行方向後端に取り付けられている。
旋回アーム５０，６０は、センタ支柱７０，７４の軸心を中心に旋回自在なロータリージョイント７１に取り付けられている。旋回アーム５０，６０は、ガイドアーム１０，２０，３０，４０とガイドアーム１０’，２０’，３０’，４０’との間に取り付けられている。
本実施の形態では、旋回アーム５０，６０は、管内作業装置８００本体の中央部に位置するように取り付けている。
【００２９】
ガイドアーム１０，２０，３０，４０，１０’，２０’，３０’，４０’は、センタ支柱７０，７４と水圧管路５００の軸心とを調芯した状態で、管内作業装置８００が、水圧管路５００を移動可能とするためのものである。
【００３０】
ガイドアーム１０は、水圧管路５００の内壁の例えば天井側に接して水圧管路５００の内壁を移動するためのガイド車輪１１ａ，１１ｂが先端に設けられた台車１２と、台車１２に連結されガイド車輪１１ａ，１１ｂの位置を規定するエアシリンダ１３と、エアシリンダ１３が取り付けられているガイドシャフト１４と、センタ支柱７４におけるガイドシャフト１４近傍に位置しエアシリンダ１３へ送るエアを貯めておくエアタンク１５とを備えている。
【００３１】
ガイドアーム２０は、水圧管路５００の内壁の例えば床側に接して水圧管路５００の内壁を移動するためのガイド車輪２１ａ，２１ｂが先端に設けられた台車２２と、ガイドアーム２０本体の長さを調整する調整手段を有しており台車２２の基端をガイドシャフト２４に取り付ける取付部材２３とを備えている。
【００３２】
ガイドアーム３０は、ガイドアーム１０と同様の構成とされており、水圧管路５００の内壁の例えば天井側に接して水圧管路５００の内壁を移動するためのガイド車輪３１ａ，３１ｂが先端に設けられた台車３２と、台車３２に連結されガイド車輪３１ａ，３１ｂの位置を規定するエアシリンダ３３と、エアシリンダ３３が取り付けられているガイドシャフト３４とを備えている。
【００３３】
ガイドアーム４０は、ガイドアーム２０と同様の構成とされており、水圧管路５００の内壁の例えば床側に接して水圧管路５００の管内を移動するためのガイド車輪４１ａ，４１ｂが先端に設けられた台車４２と、ガイドアーム４０本体の長さを調整する調整手段を有しており台車４２の基端をガイドシャフト４４に取り付ける取付部材４３とを備えている。
【００３４】
センタ支柱７４には、エアシリンダ１３，３３へ送るエアを貯めておくエアタンク１５がガイドシャフト１４近傍に取り付けられている。ガイドアーム１０，３０側は、エアタンク１５からエアシリンダ１３，３３にエアを送ることで、水圧管路５００の周方向に対してストローク可能としている。
【００３５】
ガイドアーム１０，２０は、センタ支柱７４の軸方向と交叉する直線上に、センタ支柱７４を介して一対で取り付けられている。また、ガイドアーム３０，４０は、センタ支柱７４の軸方向と交叉する直線上に、センタ支柱７４を介して一対で取り付けられている。ガイドアーム１０，３０は例えば直交する態様でセンタ支柱７４に取り付けられている。
【００３６】
ガイドアーム１０，２０，３０，４０は、管内作業装置８００本体の進行方向先端に位置する。
【００３７】
また、ガイドアーム１０’，２０’，３０’，４０’は、それぞれ、ガイドアーム１０，２０，３０，４０と同様の構成としており、管内作業装置８００本体の進行方向後端に位置する。
【００３８】
すなわち、管内作業装置８００は、管内作業装置８００本体の進行方向先端に４つ、進行方向後端に４つの合計８つのガイドアームを備えており、これらはセンタ支柱７０，７４の軸心を中心として放射状に延びている。
【００３９】
旋回アーム６０は、ロータリージョイント駆動用エアモータ７２によって旋回される。以下説明するようにノズルから水圧管路５００の内壁のゴミを除去する高圧水を噴射するものである。
【００４０】
旋回アーム６０は、水圧管路５００の内壁に接して水圧管路５００の周方向に移動するためのガイド車輪６１ａ，６１ｂが先端に設けられた台車６２と、旋回アーム６０本体の長さを調整する調整手段を有しており台車６２をガイドシャフト６４に取り付ける取付部材６３と、台車６２の基端側に取り付けられており例えば防錆剤が混入された高圧水を１５００〜２５００ｋｇｆ／ｃｍ^２の強度で噴射するロータリージェットガン６５と、ロータリージェットガン６５の一部を構成しており水圧管路５００に対して直交する方向に向いている高圧水の噴射口を例えば６つ有する回転自在なリング形のノズルヘッド６６とを備えている。
【００４１】
旋回アーム５０は、センタ支柱７０，７４の軸心を中心に旋回自在に備えられており、ロータリージョイント駆動用エアモータ７２によって旋回される。また、旋回アーム５０は、センタ支柱７０，７４の軸方向と交叉する直線上に、ロータリージョイント７１を介して旋回アーム６０と一対で取り付けられている。
【００４２】
旋回アーム５０は、水圧管路５００の内壁に接して水圧管路５００の周方向に移動するためのガイド車輪５１ａ，５１ｂが先端に設けられた台車５２と、台車５２に連結されガイド車輪５１ａ，５１ｂの位置を規定するエアシリンダ５３と、エアシリンダ５３が取り付けられているガイドシャフト５４と、台車５２に取り付けられエアシリンダ５３へ送るエアを貯めておくエアタンク５５とを備えている。
【００４３】
つぎに、図３，図４に示す管内作業装置８００の使用方法について説明する。
【００４４】
まず、ガイドアーム２０，４０，２０’，４０’及び旋回アーム６０の長さを、水圧管路５００の内径に合わせた長さとして、取付部材２３，４３等で固定する。具体的には、水圧管路５００の半径よりやや短い程度として、センタ支柱７０と水圧管路５００の軸心とを調芯させる。
【００４５】
つづいて、ガイドアーム１０，３０，１０’，３０’側及び旋回アーム５０側では、エアタンク１５，１５’，５５のバルブを閉じておき、エアシリンダ１３，３３等に対してエアを送らないようにして、ガイドアーム１０，３０，１０’，３０’本体及び旋回アーム５０本体を縮めておく。この状態で、管内作業装置８００を水圧管路５００に挿入する。
【００４６】
つぎに、エアタンク１５，１５’のバルブを開けて、エアシリンダ１３，３３等に対してエアを送り、ガイドアーム１０，３０，１０’，３０’本体を伸ばすことで、ガイド車輪１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ等が水圧管路５００の内壁に到達するようにする。
【００４７】
また、エアタンク５５のバルブを開けて、エアシリンダ５３に対してエアを送り、旋回アーム５０本体を伸ばすことで、ガイド車輪５１ａ，５１ｂが水圧管路５００の内壁に到達するようにする。
【００４８】
この際、図示しない高圧水発生装置から、高圧ホースを通じて、旋回アーム６０に対して高圧水を送ることで、ロータリージェットガン６５から水圧管路５００の内壁に対して高圧水の噴射を開始する。この状態で、ロータリージョイント駆動用エアモータ７２からのエア供給によって旋回アーム５０，６０を旋回させながら、牽引ウインチ５１０によって、水圧管路５００を管内作業装置８００が進行するように牽引する。
【００４９】
このように、ガイド車輪１１ａ，１１ｂ，３１ａ，３１ｂ等を水圧管路５００の内壁に到達させて、ロータリージェットガン６５と水圧管路５００の内壁との距離を一定に保持した状態で、ロータリージェットガン６５から水圧管路５００の内壁に対して直交する方向に高圧水を噴射するようにしているため、水圧管路５００の内壁には均等に高圧水が到達することになる。
【００５０】
また、本実施形態では、旋回アーム５０，６０を、センタ支柱７４における管内作業装置８００本体の中央に位置させているので、センタ支柱７０，７４と水圧管路５００の軸心との調芯が不可となったときでも、ノズルからの高圧水の噴射角度が大きくなりにくい。
このため、ノズルからの高圧水の噴射角度が大きくなることに起因する高圧水の水圧低下が生じず、ゴミの除去効率が低下することの防止が可能となる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、旋回アーム５０と旋回アーム６０とをセンタ支柱７０の軸方向と交叉する直線上に、ロータリージョイント７１を介して一対で取り付けられているので、ロータリージェットガン６５から水圧管路５００の内壁に対して高圧水を噴射することに起因して、センタ支柱７０，７４がその噴射方向と反対の方向へぶれることを、旋回アーム５０によって緩和することが可能となる。
【００５２】
こうして、水圧管路５００の内壁を管内作業装置８００によって洗浄し終えると、旋回アーム６０に対して送っている高圧水を停止するとともに、エアタンク１５，１５’，５５等のバルブを閉じて、エアシリンダ１３，３３，５３に対して送っているエアを停止して、ガイドアーム１０，３０及び旋回アーム５０を縮める。その後、管内作業装置８００を水圧管路５００から取り出す。
【００５３】
なお、本実施形態では、水圧管路５００内に付着しているゴミを除去する場合を例に説明したが、管内作業装置８００は、水力発電所の水路用水圧鉄管の補修工事の際の水圧鉄管内壁の塗着層や錆の除去、下水管、煙道（ダクト）、煙突、サイロ、各種プラントの配管等の内面のライニングや付着固形物のはつり、除去、清掃等を行う場合にも用いることができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、センタ支柱の両端部に取り付けたガイドアーム間に旋回アームを位置させたので、センタ支柱と管軸心との調芯が不可となったときでも、ノズルからの高圧水の噴射角度が大きくなりにくく、噴射角度が大きくなることに起因する高圧水の水圧低下が生じず、ゴミの除去効率が低下することの防止できる。
【００５４】
さらに、本発明によると、センタ支柱の両端部に取り付けたガイドアーム間に旋回アームを位置させたので、装置本体の長さがセンタ支柱の長さとなり、装置本体の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】山間部等に形成されたダム２００から流れる水を用いて発電する水力発電所６００付近を示す模式図である。
【図２】図１に示す水圧管路５００に本実施の形態の管内作業装置８００を挿入している状態を示す図である。
【図３】図１の管内作業装置８００の進行方向前方である上流側から見た模式的な側面図である。
【図４】図１の管内作業装置８００の進行方向前方である上流側から見た模式的な側面図である。
【図５】従来の管内作業装置の模式的な側面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，１０’，２０’，３０’，４０’ ガイドアーム
１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，４１ａ，４１ｂ，５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂガイド車輪
１２，２２，３２，４２，５２，６２台車
１３，３３，５３エアシリンダ
１４，２４，３４，４４，５４，６４ガイドシャフト
１５，１５’，５５エアタンク
２３，４３，６３取付部材
６４ノズルヘッド
６５ロータリージェットガン
５０，６０旋回アーム
７０センタ支柱
７１ロータリージョイント
７２ロータリージョイント駆動用エアモータ

Claims

作業対象の管に挿入したときに当該管の軸方向に延びるセンタ支柱と、
前記センタ支柱の両端部に位置しており当該センタ支柱の軸心を中心としてそれぞれ放射状に延びる複数のガイドアームと、
前記ガイドアーム間に位置しており当該センタ支柱の軸心を中心として旋回自在な旋回アームとを備えており、
前記旋回アームは前記管の軸方向に対して直交する方向に噴射口が向けられた噴射ノズルを有すること特徴とする管内作業装置。
前記旋回アームは、前記センタ支柱の中央部に位置することを特徴とする請求項１記載の管内作業装置。
前記複数のガイドアームは、作業対象の管に挿入したときに、当該管の天井側に位置するガイドアームが、作業時に伸縮可能な伸縮型ガイドアームであることを特徴とする請求項１又は２記載の管内作業装置。
前記センタ支柱の軸方向と交叉する直線上に、前記旋回アームと対となる他の旋回アームが前記センタ支柱を介して位置していることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の管内作業装置。