JP2010089232A - 管状体内除錆装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大電力供給装置や、真空ポンプを必要とせず、鋼管の内面、リブの下面に発生した錆を除去することを可能にすることにある。
【解決手段】主柱（管状体）ａ内を軸方向に移動する案内装置２と、案内装置２の先端側に配置された作業装置３とを備えてなり、作業装置３は、アーム５と、アーム５の先端側に配置された砥石部（除錆部）６２ａとを備え、アーム５は、少なくとも主柱ａの内面及び主柱ａの内方に突出するリブ（突出部）ｇの下面ｇ２を含む被処理面に、砥石部６２ａを当接させるべく移動させることが可能な複数のリンク７０１…７０４を備えるべく構成している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、管体構造物を構成する管状体内に発生した錆を除去するための管状体内除錆装置に関する。

この種の管状体内除錆装置として、本出願人は、例えば複数の鋼管を連結することによって構成された管状体の上方開口端から吊り下げることによって保持しながら当該管状体内に挿入し、当該管状体内の錆発生箇所まで移動したところで、その箇所に密封用カップを被せ、その内部を真空状態にした上で、当該密封用カップ内に設けられた電極に高電圧を供給することにより、その電極と錆発生箇所との間で生じる真空アーク放電を用いて当該錆を除去する装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。

この管状体内除錆装置においては、錆を昇華により除去することができるため、除錆後に残滓が生じにくいという利点があるが、その反面、アーク放電のための大電力供給装置や、真空引きのための真空ポンプを必要とすることから、例えば山奥に構築された送電鉄塔等の鋼管構造物に対しては必ずしも有利なものではなかった。

一方、他の管状体内除錆装置としては、図１２に示すように、複数の鋼管Ｐを連結することによって構成された管状体ａ内に挿入した案内装置Ｄに、下方に延在するアームＡを設けると共に、このアームＡの先端部に研削部（除錆部）Ｂを設け、アームＡを揺動させることによって、研削部Ｂを管状体ａの内面に押し付けることにより、当該内面に発生した錆を研削除去するように構成したものも開発されている（例えば、特許文献２参照）。

このように構成された管状体内除錆装置においては、研削部Ｂを回転駆動するためのモータに電力を供給する小型の発電機があればよく、アーク放電のための大電力供給装置や、真空引きのための真空ポンプを必要としないことから、山奥の鋼管構造物に対しても十分利用することができるという利点がある。

特開２００４−１１０１３号公報 特開２００４−２８６１１４号公報（段落番号００５６、図９）

しかしながら、上記アームの先端部に研削部を備えてなる管状体内除錆装置においては、図１２に示すように、下方に延在するアームＡの先端部に研削部Ｂを設け、この研削部Ｂを管状体ａの内面に当接させるべく当該アームＡを揺動させるようになっているため、研削部Ｂを含むアームＡ全体の長さと、除錆対象となる管状体ａの内径との関係で、当該アームＡの最大揺動角度αが９０度未満の所定の角度に制限されることになる。

このため、上下の鋼管Ｐ、Ｐを連結するフランジ継手部ｆ（この例ではｅ、ｆのうち一方のｆのみを用いて説明する）に設けられたリブ（突出部）ｇが管状体ａの内方に突出しているような場合には、最大揺動角度αまで揺動した後のアームＡがリブｇの内方端ｇ１に当接した状態になることがあり、このような状態になると、図１２においてハッチングで示す部分、即ちリブｇの下面ｇ２に隣接する管状体ａの内面部分ａ１や、リブｇの下面ｇ２等に発生した錆を除去することができないという問題があった。

なお、上述した管状体ａの内面部分ａ１は、リブｇの下面ｇ２に隣接するフランジ継手部ｆの内面ｆ１と、フランジ継手部ｆにおける内面ｆ１の下側の端面と、この端面に隣接する鋼管Ｐの内面部分Ｐ１とを含む範囲となっている。ただし、この管状体ａの内面部分ａ１は、最大揺動角度αの大きさや、フランジ継手部ｆの軸方向の長さによって、フランジ継手部ｆの内面ｆ１のうちリブｇの下面に隣接する一部分のみになる場合もあり、またフランジ継手部ｆが内面ｆ１を有するものではない場合には、リブｇの下面ｇ２に隣接する鋼管Ｐの内面部分Ｐ１のみとなることもある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大電力供給装置や、真空ポンプを必要とせず、かつ管状体の内面のみならず、管状体内の突出部の下面やこの下面に隣接する管状体の内面部分に発生した錆をも除去することのできる管状体内除錆装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、管体構造物を構成する管状体の上方開口端から当該管状体内に挿入して、当該管状体内に発生した錆を除去する管状体内除錆装置であって、前記管状体内を軸方向に移動する案内装置と、この案内装置の先端側に配置された作業装置とを備えてなり、前記作業装置は、アームと、このアームの先端側に配置された除錆部とを備えており、前記アームは、少なくとも前記管状体の内面及び当該管状体の内方に突出する突出部の下面を含む被処理面に、前記除錆部を当接させるべく当該除錆部を移動させることが可能な複数のリンクを備えていることを特徴としている。なお、管状体としては、一つの管体（例えば、一つの鋼管）からなるものであっても、複数の管体（例えば、複数の鋼管）を連結することによって構成されたものであってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記作業装置は、前記案内装置の先端部に設けられた回転駆動部を介して当該案内装置に連結されており、前記回転駆動部は、前記アームの基端部を回転駆動することにより、前記除錆部を前記管状体の周方向に移動することを可能にしていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記アームの先端部には、前記除錆部の前方を照らす照明手段、及び当該前方を撮影する撮像手段が設けられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記アームは、前記リンクのうち互いに隣接するリンクのなす角度を変更するリンク駆動用モータを有しており、前記隣接するリンクのなす角度と、この角度を変更する前記リンク駆動モータの駆動トルクとによって計算される前記除錆部から前記被処理面に作用する押付力が所定の力を超えないように、当該リンク駆動用モータを制御する制御回路を備えていることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記アームは、前記リンクのうち互いに隣接するリンクのなす角度を変更するリンク駆動用モータを有し、
前記除錆部は、除錆部駆動用モータによって回転駆動されるようになっており、前記リンク駆動用モータの駆動トルクに基づいて前記除錆部を前記被処理面に押し付けて錆を除去するに際して前記除錆部駆動用モータに生じる負荷が所定の値を超えないように、前記リンク駆動用モータを制御する第２の制御回路を備えていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、管状体内を軸方向に移動する案内装置を有し、この案内装置の先端側に作業装置を備えていることから、案内装置を例えば管状体の上方開口端から吊下げながら、下方に移動することより、作業装置を管状体内の錆発生部分に移送することができる。

そして、作業装置が管状体内における錆発生部分に移動した状態において、アームを構成する複数のリンクを操作することにより、このアームの先端側に配置された除錆部を錆が発生した被処理面に移動し、その被処理面から錆を除去することができる。この場合、アームの全体が各リンクによって例えば垂直方向の下方に垂れ下がるような形状に設定した状態から、そのアームの先端が横方向（水平方向）に向うように各リンクの角度を制御することにより、除錆部を被処理面としての管状体の内面に移動させることができ、これによりその内面から錆を除去することができる。しかも、管状体の内方に突出部が突き出している場合でも、アームが突出部に当るのを防止しながら、その突出部の下面に隣接する管状体の内面部分に除錆部を移動させることができ、その内面部分から錆を除去することができる。

そして、アームの先端が横方向から更に上方に向うように各リンクの角度を制御することにより、除錆部を管状体内の突出部の下面（被処理面）にも移動させることができ、これによりその下面から錆を除去することができる。なお、突出部の上面に付着した錆については、除錆部を突出部の上側に位置させた後、アームの先端を横方向や下方に移動すべく各リンクの角度等を制御することにより、除錆部を突出部の上面に移動し、これによりその上面（被処理面）から錆を除去することができる。

以上のように、突出部の下面に隣接する内面部分を含む管状体のすべての内面や、突出部の下面及び上面等の被処理面に生じた錆を確実に除去することができる。しかも、錆の除去のために真空アーク放電を利用する必要がないので、大電力供給装置や、真空ポンプを必要としないという利点がある。従って、山奥に構築した送電鉄塔等の鋼管構造物においても、その管状体内に生じた錆を容易に除去することができる。

また、アームの全体を各リンクにより直線状に延在するように形成することにより、上述した突出部によって管状体内が狭くなった部分にも、当該アームを挿入することができる。この場合、アームを有する作業装置と案内装置とが同軸状となるように構成することにより、作業装置及び案内装置を上述の管状体内の狭い部分にも挿入することができ、これにより管状体内の下方に生じた錆を除去する上でより有利になる。

請求項２に記載の発明によれば、作業装置が回転駆動部を介して案内装置に連結されているので、除錆部を管状体の周方向に沿って旋回移動させることができる。従って、突出部の下面に隣接する内面部分を含む管状体の内面全体や、突出部の下面及び上面において周方向にずれた位置に生じた錆も簡単に除去することができる。

この場合、管状体の内面が円筒形状に形成されている場合には、各リンクの角度を一定に保持した状態で、作業装置全体を回転駆動部によって回転駆動することにより、円筒状の内面における周方向にずれた位置に発生した錆を除去することができる。しかも、除錆部を上下方向に変位させるべく、各リンクの角度を制御すること（或いは上述した案内装置を吊下げるワイヤの巻取りや巻出しの制御をすること）によって、円筒状の内面に面状に広がるように発生した錆を隈なく除去することができる。

また、管状体の内面が四角筒や六角筒などの多角筒状に形成されている場合には、作業装置全体を回転駆動部によって回転駆動すると共に、除錆部を管状体の内面に常に当接した状態に維持すべく、各リンクの角度を制御することによって、平面状の各内面における周方向にずれた位置に発生した錆を除去することができる。しかも、除錆部を上下方向に変位させるべく、各リンクの角度を制御すること（或いは上述した案内装置を吊下げるワイヤの巻取りや巻出しの制御をすること）によって、平面状の各内面に面状に広がるように発生した錆を隈なく除去することができる。

請求項３に記載の発明によれば、除錆部の前方を照らす照明手段、及び当該前方を撮影する撮像手段がアームの先端部に設けられているので、この照明手段及び撮像手段を用いて、ほぼ真っ暗な状態となっている管状体内における突出部の下面に隣接する内面部分を含む当該管状体の内面全体や、突出部の下面及び上面等の被処理面に生じている錆を発見することができると共に、その錆の発生部分に除錆部を移動して、当該錆を除去することができ、更に錆が被処理面から完全に除去された否かを映像で確認することができる。

請求項４に記載の発明によれば、互いに隣接するリンクのなす角度を変更するリンク駆動用モータを有しているので、リンク駆動用モータの回転角度を制御することにより、アームの先端側に位置する除錆部を管状体内の錆を生じた位置に正確に移動させることができる。

また、隣接するリンクのなす角度と、この角度を変更するリンク駆動用モータの駆動トルクによって計算される除錆部から被処理面に作用する押付力が所定の力を超えないように、リンク駆動用モータを制御する制御回路を備えているので、リンク、リンク駆動用モータ、除錆部、回転駆動部等に過負荷が生じるのを防止することができる。

即ち、除錆部から被処理面に作用する押付力は、各リンク駆動用モータの駆動トルクによって変化すると共に、各リンクの長さ及び延在する方向によっても変化することになる。ここで、各リンクについては、外力としての引張力、圧縮力、曲げ力、せん断力等に対して発生する応力が少なくとも弾性限度内となるようにすることによって、永久ひずみが残らないように設計することが前提となる。即ち、各リンクの長さや、延在する方向性に影響を及ぼす例えば真直度は、外力によって変化したとしても、極めて微小である。このため、上記押付力を計算する上で、各リンク自体の長さ及び真直度は一定であると考えることができることから、隣接するリンクのなす角度から各リンクの延在する方向を求めることにより、各リンク駆動用モータのトルクから上述した押付力を計算することができる。従って、押付力が所定の力を超えないように、リンク駆動用モータを制御することにより、リンク、リンク駆動用モータ、除錆部、回転駆動部等に過負荷が生じるのを防止することができる。そして、リンク、リンク駆動用モータ、除錆部、回転駆動部等に過負荷が生じるのを防止することができるので、被処理面に生じた錆を除錆部によって効率よくかつ速やかに除去することができる。

請求項５に記載の発明によれば、除錆部が除錆部駆動用モータによって回転駆動されるようになっているので、連続的に回転する除錆部を用いて、錆を被処理面から効率よく除去することができる。

また、リンク駆動用モータの駆動トルクに基づいて除錆部を被処理面に押し付けて錆を除去するに際して、除錆部駆動用モータに生じる負荷が所定の値を超えないように、リンク駆動用モータを制御する第２の制御回路を備えているので、除錆部駆動用モータに過負荷が生じるのを防止することができると共に、リンク、リンク駆動用モータ、除錆部、回転駆動部等に過負荷が生じるのも防止することができる。従って、除錆部を連続的に回転させながら、錆を効率よくかつ速やかに除去することができる。

本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態で示す管状体内除錆装置１は、図１に示すように、鋼管構造物（管体構造物）を構成する主柱（管状体）ａの上方開口端から当該主柱ａ内に挿入して、当該主柱ａ内に発生した錆を除去するものであり、主柱ａ内を軸方向に移動する案内装置２と、この案内装置２の先端側に配置された作業装置３と、案内装置２の先端部に設けられ、作業装置３を回転駆動する回転駆動部４とを備えている。作業装置３は、図３に示すように、アーム５と、このアーム５の先端側に配置された砥石部（除錆部）６２ａを有する除錆機構部６を備え、アーム５は、主柱ａの内面及び当該主柱ａの内側に突出するリブ（突出部）ｇの下面及び上面を含む被処理面に砥石部６２ａを当接させるように当該砥石部６２ａを移動させることが可能な複数（この例では４つ）のリンク、即ち第１から第４のリンク７０１…７０４を備えた構成になっている。第１から第４のリンク７０１…７０４は、リンク体７１…７８によって構成されている。

なお、先端とは、主柱ａ内への挿入方向の前方の端を意味しており、例えば案内装置２の先端側とは主柱ａに挿入された当該案内装置２の下方端側を意味する。

また、鋼管構造物としては、例えば図１０に示すような鋼管鉄塔が存在する。この鋼管鉄塔を構成する主柱ａは、複数の鋼管（管体）Ｐをフランジ継手部を介して連結することにより構成されたものであり、この例では傾斜角度が３段階に変化するように形成されている。そして、主柱ａにおける第１傾斜部ｂの鋼管Ｐと、第２傾斜部ｃの鋼管Ｐとをフランジ継手部ｅで連結し、第２傾斜部ｃの鋼管Ｐと、第３傾斜部ｄの鋼管Ｐとをフランジ継手部ｆで連結したもので構成されている。

フランジ継手部ｅ、ｆは、図１１に示すように、その内部が鉄板ｇによって仕切られて閉塞された構造になっている場合がある。このような鉄板ｇで閉塞されたフランジ継手部ｅ、ｆが存在する場合には、当該フランジ継手部ｅ、ｆより下方の主柱ａ内については錆の有無すら確認することができない。このため、例えば、プラズマ切断機等の溶断手段を用いて、鉄板ｇにおける鎖線ｊ、ｊで示す間を直径とするような貫通孔をあけることにより、フランジ継手部ｅ、ｆより下方の主柱ａ内についても錆の調査及び除去を可能にしている。なお、鉄板ｇを含むフランジ継手部ｅ、ｆ及び他のフランジ継手部は、鋼管Ｐと同質の鋼による素材によって形成されている。

なお、上記鎖線ｊ、ｊの位置で円形状の貫通孔ｇ１を形成した後の状態を示したのが図１２である。貫通孔ｇ１を形成することにより、鉄板ｇが内方に突出すリブｇとなり、貫通孔ｇ１の部分がリブｇの内方端ｇ１となる。従来においては、最大揺動角度αとなったアームＡが内方端ｇ１に当ることにより、リブｇの下面ｇ２に隣接する主柱ａの内面部分ａ１及びリブｇの下面ｇ２に発生した錆が除去できないという問題があった。

管状体内除錆装置１は、図１０に示す鋼管鉄塔（管体鉄塔）における主柱ａの上端開口部に設けられた閉塞板ｈを開いて、その上端開口部から当該主柱ａ内に挿入することが可能に構成されたものである。この場合、管状体内除錆装置１は、図１に示すように、フランジ継手部ｅ、ｆ（この例ではフランジ継手部ｆのみを図示）の鉄板ｇにあけられた貫通孔ｇ１の部分を上下方向に移動できるように、案内装置２及び作業装置３が同軸状に延在することが可能なように構成されている。即ち、管状体内除錆装置１は、案内装置２の上端部に連結されたワイヤ（吊持索）１１によって吊下げられた状態で、主柱ａの最下位置まで移動することが可能になっている。また、図１は、フランジ継手部ｆの鉄板ｇにあけられた貫通孔ｇ１に作業装置３を通過させた後、その位置に停止させた状態を示している。なお、鉄板ｇは、上述のように、主柱ａの内面から内側に突出するリブｇとして残存した状態になっている。

案内装置２は、図１及び図２に示すように、直線状に長く延在する外郭部２１を有すると共に、その基端部（上端部）にワイヤ１１の接続部２１ａが設けられている。また、案内装置２には、その長手方向の所定の位置に、当該案内装置２を主柱ａ内の中空位置に支持すると共に、当該案内装置２を主柱ａの延在する方向に沿って移動可能に支持する脚部２２が少なくとも一組設けられている（この例では上下方向に位置をずらして３組設けられている）。

各組みにおける脚部２２は、案内装置２を周方向にほぼ三等分する各位置（図示例では脚部２２を周方向に１２０度離間させて３つ設けているが、例えば周方向に９０度離間させて４つ設けたり、周方向に１８０度離間させて２つ設けたりすることも可能である）に配置されている。その各位置に配置された脚部２２は、図２に示すように、その基端部（上端部）２２ａが外郭部２１内に位置していると共に、当該基端部２２ａを支点にして主柱ａの内面に対して離接する方向に揺動駆動されるようになっている。即ち、外郭部２１内には、基端部２２ａを支点にして脚部２２を揺動駆動する揺動駆動機構２３が設けられている。

揺動駆動機構２３は、ステッピングモータ等からなるモータ２３ａと、このモータ２３ａから出力される回転運動を直線運動に変換するねじ機構２３ｂと、このねじ機構２３ｂによって直線方向に駆動されるラックギヤ２３ｃと、このラックギヤ２３ｃに噛み合う３つのピニオンギヤ２３ｄを備えた構成になっている。そして、各ピニオンギヤ２３ｄが各脚部２２の基端部２２ａに固定されており、モータ２３ａの回転角度によって制御される各ピニオンギヤ２３ｄの回転角度に伴った角度で各脚部２２が揺動駆動されるようになっている。

即ち、各脚部２２は、各ピニオンギヤ２３ｄの回転角度に応じて、全体が外郭部２１内に収納された状態になったり、その先端部が種々の径の主柱ａの内面に当接した状態となるように、揺動駆動されるようになっている。また、各脚部２２の先端部には、主柱ａの内面に当接した状態で当該主柱ａの軸方向（延在する方向）に移動することが可能なように転輪２２ｂが設けられている。

なお、ピニオンギヤ２３ｄは、その外周部の全体にラックギヤ２３ｃと噛み合う歯を設けた例を示しているが、この歯については脚部２２の揺動可能角度に応じてラックギヤ２３ｃに噛み合う範囲にのみ設けるように構成してもよい。

回転駆動部４は、図３に示すように、案内装置２の先端部（下端部）における軸心位置に回転自在に設けられた回転駆動軸４ａと、この回転駆動軸４ａの基端側に配置されたモータ４ｂと、このモータ４ｂの回転駆動力を回転駆動軸４ａに伝達する一対のギヤ４ｃ、４ｄと、回転駆動軸４ａの回転角度を検出するエンコーダ４ｅと、回転駆動軸４ａの回転をエンコーダ４ｅに伝えるべくギヤ４ｃと噛み合うギヤ４ｆと、回転駆動軸４ａの先端部に同軸状に固定されたフランジ４ｇとを備えた構成になっている。フランジ４ｇは、案内装置２から先端側に露出しており、その外周面の径が案内装置２の外周面の径と同等に形成されている。

作業装置３は、図４に示すように、アーム５の基端部がフランジ４ｇに連結されており、これにより案内装置２の軸線と同軸回りに回転駆動されるようになっている。なお、作業装置３は、外周面の径が案内装置２の外周面の径と同等以下に形成されている。

アーム５は、案内装置２と同軸の方向に延在することが可能なように連結されていると共に、当該アーム５の先端を横方向（水平方向）に移動して除錆機構部６の砥石部６２ａを主柱ａの内面に当接させたり、当該アーム５の先端を更に上方に移動して、砥石部６２ａをリブｇの下面ｇ２に当接させたりすることが可能なように連結された第１から第４のリンク７０１…７０４を備えている。第１から第４のリンク７０１…７０４は、複数（この例では８個）のリンク体７１…７８によって構成されており、このうち最も基端側に位置するリンク体７１がフランジ４ｇに同軸状に連結されており、最も先端側に位置するリンク体７８に除錆機構部６が設けられている。

最も基端側のリンク体７１の次のリンク体７２及びこのリンク体７２から一つおきに配置されたリンク体７４、７６の先端部内には、それぞれの先端側に位置するリンク体７３、７５、７７とのなす角度を変更するためのリンク駆動用モータ７ａが設けられている。リンク駆動用モータ７ａは、減速ギヤ付きのサーボモータによって構成されており、フィードバック信号に基づいて所定の角度回転したり、所定の駆動トルクを発生したりすることが可能になっている。また、３つの各リンク駆動用モータ７ａは、それぞれの出力軸７ａｍが互いに平行となるように各リンク体７２、７４、７６内に設けられている。

また、最も基端側のリンク体７１は、第１の固定リンク体７１ａと、第２の固定リンク体７１ｂとを備えた構成になっている。これらの固定リンク体７１ａ、７１ｂは、先端側に位置するリンク体７２を挟むように配置された状態で、基端側がフランジ４ｇに固定され、先端側がリンク体７２の外周面に固定されている。この場合、第１の固定リンク体７１ａは、その先端部がリンク体７２の基端部の外周面に固定されている。また、第２の固定リンク体７１ｂは、その先端部がリンク体７２内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状の位置をカバーする状態となる位置まで延在した状態で当該リンク体７２の外周面に固定されている。

なお、リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍは、リンク体７２における第１の固定リンク体７１ａが固定されている側の外周面から外側に突出している。

また、第２の固定リンク体７１ｂには、リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状の位置に、滑り軸部ＳＦが形成されている。そして、リンク体７２及び滑り軸部ＳＦには、それぞれリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状に貫通孔７２ｈ、ＴＨが形成されており、第２の固定リンク体７１ｂのリンク体７２側の面には、貫通孔ＴＨに通じる溝ＤＩが基端側から連続して延在するように形成されている。貫通孔７２ｈ、ＴＨ及び溝ＤＩは、リンク体７２に設けられたリンク駆動用モータ７ａや、更に先端側に位置するリンク駆動用モータ７ａや、後述する砥石駆動用モータ（除錆部駆動用モータ）６１、照明手段８ａ、カメラ８ｂ等の駆動や制御のために配線される導線ＣＷの保護通路ＰＰの一部となっている。

導線ＣＷは、鋼管鉄塔の外側に設置された制御装置（図示せず）からワイヤ１１に沿って案内装置２内に導かれ、更に回転駆動部４の回転駆動軸４ａに同軸状に形成された貫通孔を介してアーム５の基端部内に導かれた上で、溝ＤＩに導入されるようになっている。

また、リンク体７３、７５は、それぞれ第１のリンク体７Ｒａと、第２のリンク体７Ｒｂとによって構成されている。各第１のリンク体７Ｒａは、それぞれの基端部がリンク体７２、７４内の各リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍに固定されており、先端部がリンク体７４、７６の各基端側の外周面に固定されるようになっている。なお、リンク体７４内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍは、リンク体７３における第１のリンク体７Ｒａが固定されている側の外周面から外側に突出しており、リンク体７６内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍは、リンク体７５における第１のリンク体７Ｒａが固定されている側の外周面から外側に突出している。

一方、リンク体７３、７５の各第２のリンク体７Ｒｂは、それぞれの基端部に上述した滑り軸部ＳＦと回転自在に嵌合する構造の滑り軸受け部ＢＥを有し、先端部に当該滑り軸部ＳＦと同一構造の滑り軸部ＳＦを有する構成になっている。

そして、リンク体７３の第２のリンク体７Ｒｂは、滑り軸受け部ＢＥが第２の固定リンク体７１ｂの滑り軸部ＳＦに回転自在に嵌合され、先端側の部分が滑り軸部ＳＦをリンク体７４内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状に配した状態で当該リンク体７４の外周面に固定されるようになっている。なお、第２のリンク体７Ｒｂが固定されるリンク体７４の外周面は、リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍが突出する側とは反対側の外周面である。

一方、リンク体７５の第２のリンク体７Ｒｂは、滑り軸受け部ＢＥがリンク体７４に固定された第２のリンク体７Ｒｂの滑り軸部ＳＦに回転自在に嵌合され、先端側の部分が滑り軸部ＳＦをリンク体７６内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状に配した状態で当該リンク体７６の外周面に固定されるようになっている。なお、第２のリンク体７Ｒｂが固定されるリンク体７６の外周面は、リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍが突出する側とは反対側の外周面である。

また、リンク体７４、７６及び各滑り軸部ＳＦのそれぞれには、リンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍと同軸状に形成された貫通孔７４ｈ、７６ｈ、ＴＨが形成されており、各第２のリンク体７Ｒｂには、貫通孔ＴＨに通じる溝や孔等からなる通路ＰＳが設けられている。そして、通路ＰＳ及び貫通孔７４ｈ、７６ｈ、ＴＨは、上述した導線ＣＷを導くための保護通路ＰＰの一部となっている。

また、リンク体７７は、第１のリンク体７７ａと、第２のリンク体７７ｂとによって構成されている。第１のリンク体７７ａは、基端部がリンク体７６内のリンク駆動用モータ７ａの出力軸７ａｍに固定されており、先端部がリンク体７８の外周面に固定されるようになっている。

第２のリンク体７７ｂは、基端部に、リンク体７６に固定された第２のリンク体７Ｒｂの滑り軸部ＳＦに回転自在に嵌合する滑り軸受け部ＢＥを有している。そして、第２のリンク体７７ｂは、滑り軸受け部ＢＥがリンク体７６に固定された第２のリンク体７Ｒｂの滑り軸部ＳＦに回転自在に嵌合され、先端部がリンク体７８の外周面に固定されるようになっている。

また、リンク体７８及び第２のリンク体７７ｂのそれぞれには、同軸状に形成された貫通孔７８ｈ、ＴＨが形成されており、第２のリンク体７７ｂには、当該貫通孔ＴＨ及び滑り軸部ＳＦの貫通孔ＴＨに通じる溝からなる通路ＰＳが設けられている。そして、通路ＰＳ及び貫通孔７８ｈ、ＴＨは、上述した導線ＣＷを導くための保護通路ＰＰの一部となっている。

また、リンク体７１とリンク体７２、リンク体７３とリンク体７４、リンク体７５とリンク体７６及びリンク体７７とリンク体７８がそれぞれ固定的に連結されている。そして、リンク体７１、７２によって第１のリンク７０１が構成され、リンク体７３、７４によって第２のリンク７０２が構成され、リンク体７５、７６によって第３のリンク７０３が構成され、リンク体７７、７８によって第４のリンク７０４が構成されている。これにより、第１から第４のリンク７０１…７０４は、互いに隣接するもの同士の角度を変更するリンク駆動用モータ７ａを介して連結された状態になっている。

除錆機構部６は、砥石駆動用モータ６１と、この砥石駆動用モータ６１によって回転駆動される砥石（除錆ヘッド）６２とを備えた構成になっている。砥石駆動用モータ６１は、本体部６１ａがリンク７８内に設けられており、出力軸としてのチャック６１ｂがリンク７８の先端面から外側に突出している。このチャック６１ｂは、第１から第４のリンク７０１…７０４によってアーム５が直線状に延在すべく設定された状態において、このアーム５と同軸状となる位置に配置されている。また、砥石駆動用モータ６１は、貫通孔７８ｈから導入された導線ＣＷを介して、上述した制御装置によって回転制御されるようになっている。

砥石６２は、例えば球形状に形成された砥石部６２ａと、この砥石部６２ａを支持する軸部６２ｂとによって一体的に構成されており、軸部６２ｂがチャック６１ｂに同軸状に連結されるようになっている。

また、リンク７８（即ち、アーム５の先端部）には、砥石部６２ａの前方を照らす照明手段８ａ、及び当該前方を撮影する撮像手段としての動画撮影用のカメラ８ｂが設けられている。カメラ８ｂは、第１から第４のリンク７０１…７０４によって揺動する方向（即ち、左右方向）におけるリンク７８の各側面部に設けられている。即ち、カメラ８ｂは、リンク７８の左側面部及び右側面部の双方に設けられていて、砥石部６２ａの前方における所定の視野角度θの範囲を撮影することが可能になっている。この視野角度θ内には、砥石部６２ａの一部及び当該砥石部６２ａの側方の所定の範囲が入るようになっている。一方、照明手段８ａは、例えば各カメラ８ｂの周囲に配置されたＬＥＤによって構成されており、少なくとも上記視野角度θの範囲に光を照射するようになっている。なお、照明手段８ａは、リンク体７８を正面視（砥石部６２ａ側から正面視）した場合における左右に位置する各カメラ８ｂに対してチャック６１ｂの軸心を中心にして９０度ずらした各位置（２位置）に設けるように構成してもよい。

また、制御装置は、第１から第４のリンク７０１…７０４のうち隣接するもの同士のなす角度と、この角度を変更する各リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクとによって計算される砥石部６２ａから主柱ａ内の被処理面に作用する押付力が所定の力を超えないように、当該リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクを制御する第１の制御回路を備えている。

更に、制御装置は、リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクに基づいて砥石部６２ａを被処理面に押し付けて錆を除去するに際して、砥石駆動用モータ６１に生じる負荷（例えば消費電力値や電流値等）が所定の値を超えないように、リンク駆動用モータ７ａを制御する第２の制御回路を備えている。

そして、制御装置には、第１の制御回路及び第２の制御回路の双方を同時に機能させる制御、及び何れか一方を機能させる制御が可能になっている。即ち、第１の制御回路及び第２の制御回路の双方を同時に機能させた場合には、第１の制御回路に基づいて砥石部６２ａを被処理面に所定の押付力を作用させて当該被処理面から錆を取り除くことができると共に、錆の状況等により砥石部６２ａに大きな研削抵抗が生じ、これにより砥石駆動用モータ６１に大きな負荷が生じるような場合には、第２の制御回路に基づいてリンク駆動用モータ７ａの駆動トルクを低下することにより、砥石駆動用モータ６１の負荷を許容値以下に軽減することが可能となる。また、第１の制御回路及び第２の制御回路の何れか一方のみを機能させた場合には、それぞれの機能によって、砥石部６２ａ等に対する負荷が所定の値以下に制御されることになる。

上記のように構成された管状体内除錆装置１においては、主柱ａ内を軸方向に移動する案内装置２を有し、この案内装置２の先端側に作業装置３を備えているので、案内装置２を主柱ａの上方開口端から吊下げながら、下方に移動することより、作業装置３を主柱ａ内の錆発生部分に移送することができる。

そして、作業装置３が主柱ａ内における錆発生部分に移動した時点においてその移動を停止した後、各リンク駆動用モータ７ａの回転角度を制御することにより、第１から第４の各リンク７０１…７０４における隣接するもの同士の角度を変化させ、砥石部６２ａを錆の発生した被処理面に移動することができる。

即ち、図３に示すように、アーム５の全体がほぼ垂直に垂れ下がった状態で錆発生部分まで移動し、その状態から、図５に示すように、アーム５の先端が横方向（水平方向）に向うように第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御することにより、砥石部６２ａを被処理面としての主柱ａの内面に移動させることができ、これによりその内面から錆を除去することができる。この場合、従来においては錆の除去が不可能であった主柱ａにおけるリブｇの下面ｇ２に隣接する内面部分ａ１にも、アーム５をリブｇの内方端ｇ１に当接させることなく砥石部６２ａを移動させて、当該内面部分ａ１に発生した錆を除去することができる。なお、内面部分ａ１は、リブｇの下面ｇ２に隣接するフランジ継手部ｆの内面ｆ１と、フランジ継手部ｆにおける内面ｆ１の下側の端面と、この端面に隣接する鋼管Ｐの内面部分Ｐ１を含む部分であって、図においてハッチングで示した部分である。また、主柱ａの内面とは、鋼管Ｐの内面全体、フランジ継手部ｆの内面ｆ１（フランジ継手部ｅの内面を含む）及びフランジ継手部ｆにおける内面ｆ１（フランジ継手部ｅの内面を含む）の下側の端面であって、リブｇを除く主柱ａの内方に露出する面をいう。

そして、図６及び図７に示すように、アーム５の先端が横方向から更に上方に向うように第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御することにより、砥石部６２ａを主柱ａの内方に突出するリブｇの下面ｇ２にも移動させることができ、これによりその下面ｇ２（即ち、被処理面）に発生した錆を除去することができる。この場合、第１から第４の複数のリンク７０１…７０４でアーム５を構成することにより、図８に示すように、砥石部６２ａを主柱ａの内方に十分に移動することができるので、リブｇが内方に大きく突出している場合でもその下面ｇ２から錆を除去することができる。また、例えば溶断手段によって鉄板ｇにあけられた貫通孔ｇ１としてのリブｇの内方端ｇ１も綺麗に仕上げることができる。

しかも、アーム５を第１から第４の複数のリンク７０１…７０４で構成することにより、図９に示すように、主柱ａの内面（内面部分ａ１を含む）から錆を除去することが可能状態に設定した砥石部６２ａの位置を主柱ａの内方に十分に移動することができる。従って、小径の主柱ａに対してもその内面に発生した錆を除去することができるという有利な効果がある。

なお、リブｇの上面に付着した錆については、砥石部６２ａをリブｇの上側に位置させた状態において、アーム５の先端を横方向及び下方等に移動すべく第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御することにより、砥石部６２ａをその上面に移動して、当該上面から錆を除去することができる。このため、鋼管Ｐの内面、フランジ継手部ｆの内面ｆ１（フランジ継手部ｅの内面を含む）、リブｇの下面ｇ２、上面及び内方端ｇ１の面等の主柱ａ内に露出するすべての面としての被処理面に生じた錆を除去することができる。

以上のように、リブｇの下面ｇ２に隣接する主柱ａの内面部分ａ１や、リブｇの下面ｇ２のような従来錆を除去することが不可能であった被処理面に生じた錆を確実に除去することができる。しかも、錆の除去のために真空アーク放電を利用する必要がないので、大電力供給装置や、真空ポンプを必要としないという利点がある。従って、山奥に構築した鋼管鉄塔においても、その主柱ａ内に生じた錆を容易に除去することができる。

また、アーム５の全体を第１から第４の各リンク７０１…７０４によって案内装置２と同軸の直線状に延在させることにより、リブｇにより主柱ａ内が狭くなった部分にも、当該案内装置２及びアーム５を挿入することができる。即ち、リブｇによって狭まった部分の下方に生じた主柱ａ内の錆を容易に除去することができる。

また、作業装置３が回転駆動部４を介して案内装置２に連結されているので、砥石部６２ａを主柱ａの周方向にも旋回移動させることができる。従って、リブｇの下面ｇ２に隣接する主柱ａの内面部分ａ１や、リブｇの下面ｇ２及び上面において周方向にずれた位置に生じた錆も簡単に除去することができる。

この場合、主柱ａが円筒状の内面を有するものであれば、第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を変化させることなく、作業装置３の全体を回転駆動部４によって回転駆動することによって、主柱ａの内面部分ａ１を含む円筒状の内面において周方向にずれた位置に発生した錆を除去することができる。しかも、砥石部６２ａを上下方向に変位させるべく、第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御すること（或いはワイヤ１１の巻取りや巻出しの制御をすること）によって、主柱ａの内面部分ａ１を含む円筒状の内面に面状に広がるように発生した錆を隈なく除去することができる。

また、主柱ａが四角筒や六角筒などの多角筒状の内面を有するものであれば、作業装置３の全体を回転駆動部４によって回転駆動すると共に、砥石部６２ａを主柱ａの内面に常に当接した状態に維持すべく、第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御することによって、主柱ａの内面部分ａ１を含む平面状の各内面において周方向にずれた位置に発生した錆を除去することができる。しかも、砥石部６２ａを上下方向に変位させるべく、第１から第４の各リンク７０１…７０４の角度を制御すること（或いはワイヤ１１の巻取りや巻出しの制御をすること）によって、主柱ａの内面部分ａ１を含む平面状の各内面に面状に広がるように発生した錆を隈なく除去することができる。なお、主柱ａが例えば四角筒状のものである場合には、上述した脚部２２を案内装置２の周方向に４等分する各位置に設けることにより、管状体内除錆装置１を安定的に保持することができ、また例えば六角筒状のものである場合には、脚部２２を案内装置２の周方向に三等分あるいは六等分する各位置に設けることにより、管状体内除錆装置１を安定的に保持することができる。

更に、砥石部６２ａの前方を照らす照明手段８ａ及び当該前方を撮影するカメラ８ｂがアーム５の先端部に設けられているので、この照明手段８ａ及びカメラ８ｂを用いて、ほぼ真っ暗な状態となっている主柱ａの内面や、リブｇの下面ｇ２及び上面に生じている錆を発見することができると共に、その錆の発生部分に砥石部６２ａを移動して、当該錆を除去することができ、更に錆が被処理面から完全に除去された否かを映像で確認することができる。

また、第１から第４の各リンク７０１…７０４における互いに隣接するもの同士のなす角度を変更するリンク駆動用モータ７ａを有しているので、リンク駆動用モータ７ａの回転角度を制御することにより、砥石部６２ａを主柱ａ内の錆の発生位置に正確に移動させることができる。

また、第１から第４の各リンク７０１…７０４における隣接するもの同士のなす角度と、この角度を変更するリンク駆動用モータ７ａの駆動トルクによって計算される砥石部６２ａから被処理面に作用する押付力が所定の力を超えないように、各リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクを制御する第１の制御回路を備えているので、第１から第４の各リンク７０１…７０４、各リンク駆動用モータ７ａ、砥石駆動用モータ６１、砥石６２、回転駆動部４等に過負荷が生じるのを防止することができる。

即ち、砥石部６２ａから被処理面に作用する押付力は、各リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクによって変化すると共に、第１から第４の各リンク７０１…７０４の長さ及び延在する方向によっても変化することになる。ここで、各リンク７０１…７０４については、外力としての引張力、圧縮力、曲げ力、せん断力等に対して生じる応力が少なくとも弾性限度内となるようにすることによって、永久ひずみが残らないように設計することが前提となる。即ち、各リンク７０１…７０４の長さや、延在する方向性に影響を及ぼす例えば真直度は、外力によって変化したとしても、極めて微小である。このため、押付力を計算する上で、各リンク７０１…７０４自体の長さ及び真直度は一定である考えることができることから、隣接する各リンク７０１…７０４のなす角度からそれぞれのリンク７０１…７０４の延在する方向を求めることにより、各リンク駆動用モータのトルクから上述した押付力を計算することができる。従って、押付力が所定の力を超えないように、リンク駆動用モータ７ａを制御することにより、各リンク７０１…７０４、リンク駆動用モータ７ａ、除錆機構部６、回転駆動部４等に過負荷が生じるのを防止することができる。

従って、リンク７０１…７０４、リンク駆動用モータ７ａ、除錆部６、回転駆動部４等各構成部分に過負荷による変形や破損が生じたり、砥石駆動用モータ６１の回転数が過負荷により低下するなどの問題が生じるのを防止することができる。よって、被処理面に生じた錆を砥石部６２ａによって効率よくかつ速やかに除去することができる。

一方、砥石部６２ａが砥石駆動用モータ６１によって回転駆動されるようになっているので、連続的に回転する砥石部６２ａを用いて、錆を被処理面から効率よく研削して除去することができる。

また、リンク駆動用モータ７ａの駆動トルクに基づいて砥石部６２ａを被処理面に押し付けて錆を除去するに際して、砥石駆動用モータ６１に生じる負荷が所定の値を超えないように、リンク駆動用モータ７ａを制御する第２の制御回路を備えているので、砥石部６２ａから被処理面に作用する押付力が正常な範囲内であるにもかかわらず、錆の状況や、砥石部６２ａの状況や、被処理面の状況等によって砥石駆動用モータ６１に作用する負荷が過大になるようなことがあっても、当該砥石駆動用モータ６１の負荷を許容範囲内に抑えることができる。従って、砥石部６２ａを連続的に回転させながら、錆を効率よくかつ速やかに除去することができる。

なお、上記実施の形態においては、砥石６２として、球状に形成された砥石部６２ａを有する軸付きのものを示したが、その砥石部６２ａとしては、円板状（又は円筒状）や円錐形状等の他の形状に形成したものであってもよい。また、砥石６２に代えて、砥石部６２ａに相当する部分を金属製の複数のワイヤブラシで構成した軸付きブラシからなる除錆ヘッドを用いてもよい。更に、砥石６２に代えて、砥石部６２ａに相当する部分の外周面に複数の切れ刃を有し、その少なくとも切れ刃部分が炭素鋼や超硬合金やダイヤモンド等で構成されたスチールバーや超硬バーやダイヤモンドバー等からなる除錆ヘッドを用いてもよい。このように構成された除錆ヘッドを用いた場合も、ワイヤブラシや切れ刃によって形成される外周面の形状として上述のように円板状（又は円筒状）や、球状や、円錐形状等に形成されたものを用いてもよい。

そして、砥石部６２ａあるいは砥石部６２ａに相当する部分が円錐形状に形成された除錆ヘッドを用いた場合には、リブｇの下面ｇ２とフランジ継手部ｆの内面ｆ１との境の隅部や、フランジ継手部ｆにおける内面ｆ１の下側の端面と鋼管Ｐの内面部分Ｐ１との境の隅部に発生した錆をも除去することができる。なお、軸付きのブラシからなる除錆ヘッドを用いた場合には、鉄や真鍮等の金属製のワイヤブラシのフレキシブル性により、上述した各隅部に発生した錆を除去することが可能である。この場合、軸付きブラシの外周面の形状としては、円錐形状に形成したものを用いることが隅部の錆を除去する上で好ましいが、円筒形状や、球形状等であっても隅部の錆を除去することが可能である。

また、アーム５を４つのリンク７０１…７０４で構成した例を示したが、このアーム５としては、３以下又は５以上の数のリンクによって構成してもよい。

更に、管状体の例として主柱ａを示し、この主柱ａを複数の鋼管Ｐをフランジ継手部を介して連結したもので構成した例を示したが、この主柱ａは１つの鋼管によって構成したものであってもよく、またフランジ継手部を介さずに溶接等で連結した複数の鋼管によって構成したものであってもよい。そして、主柱ａとしては、鋼製（鉄製）のものに限らず、アルミニウム等の他の金属によって形成されたものであってもよい。

本発明の一実施の形態として示した管状体内除錆装置を示す正面図である。 同管状体内除錆装置における案内装置を示す要部破断正面図である。 同管状体内除錆装置における作業装置及び回転駆動部を示す要部破断正面図である。 同管状体内除錆装置における作業装置を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 同管状体内除錆装置の作用を示す図であり、砥石部が主柱の内面に当接した状態を示す正面図である。 同管状体内除錆装置の作用を示す図であり、砥石部が主柱内におけるリブの下面に当接した状態を示す正面図である。 同管状体内除錆装置の作用を示す図であり、砥石部がリブの下面の内方端に移動した状態を示す正面図である。 同管状体内除錆装置の作用を示す図であり、リブの下面を研削することが可能な最も内側の位置に砥石部を移動した状態を示す正面図である。 同管状体内除錆装置の作用を示す図であり、リブの下面に隣接する主柱の内面部分を研削することが可能で、かつ回転駆動部によって回転駆動される作業装置の回転半径が最小となるようにした状態を示す正面図である。 同管状体内除錆装置を挿入して錆を除去するための主柱を有する鋼管鉄塔を示す正面図である。 同鋼管鉄塔における鋼管及びフランジ継手部を示す主柱の要部断面図である。 従来のアームの先端部に研削部を備えてなる管状体内除錆装置の問題点を示す管状体（主柱）の要部断面図である。

符号の説明

１ 管状体内除錆装置
２ 案内装置
３ 作業装置
４ 回転駆動部
５ アーム
６ 除錆機構部
７ａ リンク駆動用モータ
８ａ 照明手段
８ｂ カメラ（撮像手段）
６１ 砥石駆動用モータ（除錆部駆動用モータ）
６２ 砥石（除錆ヘッド）
６２ａ 砥石部（除錆部）
７０１ 第１のリンク（リンク）
７０２ 第２のリンク（リンク）
７０３ 第３のリンク（リンク）
７０４ 第４のリンク（リンク）
ａ 主柱（管状体）
ａ１ 内面部分
ｇ リブ（突出部）
ｇ２ 下面
Ｐ 鋼管（管体）

Claims (5)

1. 管体構造物を構成する管状体の上方開口端から当該管状体内に挿入して、当該管状体内に発生した錆を除去する管状体内除錆装置であって、
   前記管状体内を軸方向に移動する案内装置と、
   この案内装置の先端側に配置された作業装置とを備えてなり、
   前記作業装置は、アームと、このアームの先端側に配置された除錆部とを備えており、
   前記アームは、少なくとも前記管状体の内面及び当該管状体の内方に突出する突出部の下面を含む被処理面に、前記除錆部を当接させるべく当該除錆部を移動させることが可能な複数のリンクを備えていることを特徴とする管状体内除錆装置。
2. 前記作業装置は、前記案内装置の先端部に設けられた回転駆動部を介して当該案内装置に連結されており、
   前記回転駆動部は、前記アームの基端部を回転駆動することにより、前記除錆部を前記管状体の周方向に移動することを可能にしていることを特徴とする請求項１に記載の管状体内除錆装置。
3. 前記アームの先端部には、前記除錆部の前方を照らす照明手段、及び当該前方を撮影する撮像手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管状体内除錆装置。
4. 前記アームは、前記リンクのうち互いに隣接するリンクのなす角度を変更するリンク駆動用モータを有しており、
   前記隣接するリンクのなす角度と、この角度を変更する前記リンク駆動モータの駆動トルクとによって計算される前記除錆部から前記被処理面に作用する押付力が所定の力を超えないように、当該リンク駆動用モータを制御する制御回路を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の管状体内除錆装置。
5. 前記アームは、前記リンクのうち互いに隣接するリンクのなす角度を変更するリンク駆動用モータを有し、
   前記除錆部は、除錆部駆動用モータによって回転駆動されるようになっており、
   前記リンク駆動用モータの駆動トルクに基づいて前記除錆部を前記被処理面に押し付けて錆を除去するに際して前記除錆部駆動用モータに生じる負荷が所定の値を超えないように、前記リンク駆動用モータを制御する第２の制御回路を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の管状体内除錆装置。

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