JP2020134714A - 管内移動装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような管内検査装置は、複数の自走装置を配管内で自走させることで、検査具が装着されたケーブルを配管内に挿入する。ケーブルに設けられた検査具で、配管の内周面のスケール付着状況や腐食状況等を検査する。
しかしながら、複数の自走装置を用いる構成では、自走装置の駆動輪が配管の内周面から浮いてしまうと、駆動輪が空回りし、自走装置の配管内での自走が困難となる場合がある。特に、配管の曲がり部では、自走装置の駆動輪の浮き上りが生じやすい。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、配管内における管軸方向への移動を円滑に行うことができる管内移動装置を提供することを目的とする。
この発明の第一態様によれば、管内移動装置は、ケーブルと、自走台車と、磁石と、ガイド部材と、を備える。前記ケーブルは、磁性材料からなる配管内に挿入される。前記自走台車は、前記配管内で、前記配管の内周面に沿って回転駆動される複数の車輪を有する。前記磁石は、前記自走台車の底面側に設けられている。前記磁石は、前記配管の内周面に間隔をあけて対向する。前記ガイド部材は、前記自走台車から前記挿入方向前方に突出する。
このように構成することで、配管内に挿入され、その管軸方向に移動する管内移動装置の自走台車に設けられた検査具によって、配管内を検査することができる。配管内において、自走台車の車輪が浮かび上がることが抑えられるので、検査具による検査を確実に行うことができる。
このように構成することで、ガイド部材によって、検査具の前方が遮られることが抑えられる。これにより、検査具による検査を確実に行うことができる。
このように構成することで、自走台車の上下方向で配管が下方に湾曲している場合、ガイド部材に作用する反力によって、自走台車は下方に効率よく押圧される。これにより、磁石とガイド部材とによって、自走台車の車輪が配管の内周面から浮かび上がることをより一層抑えられる。
このように構成することで、配管の曲がり部において配管の内周面の凹凸等があった場合にも、ガイド部材が凹凸等に引っ掛かりにくい。これにより、ガイド部材と配管の内周面との間に生じる摩擦抵抗を抑えることができる。
このように構成することで、ガイド部材が配管の内周面に突き当たると、ガイド部材が弾性変形し、その反力により、自走台車の車輪を配管の内周面に確実に押し付けることができる。
このように構成することで、配管の管軸方向においてガイド部材側に設けられた磁石の磁力によって、ガイド部材側の車輪が配管の内周面から浮き上がることが抑えられる。管軸方向においてガイド部材側と反対側に設けられた磁石の磁力によって、ガイド部材側と反対側の車輪が配管の内周面から浮き上がることが抑えられる。
このように構成することで、配管の内周面から車輪が浮き上がる方向に自走台車が移動することを抑えられる。
このように構成することで、配管の曲がり部等で、自走台車の側部が直接配管の内周面に擦れるのを抑えることができる。
このように構成することで、配管の内周面から車輪が浮き上がる方向に自走台車が移動した際に、弾性ガード部が弾性変形し、その弾性によって車輪を配管の内周面に接触する方向に押し戻すことができる。
このように構成することで、ベルトを介して連結された複数の車輪を連動させて駆動することができる。これにより、配管内における走破性を高めることができる。
このように構成することで、例えば、前後輪の一方が配管の内周面から離れてしまった場合であっても、前後輪の他方によって自走台車を推進させることができる。したがって、配管内における自走台車の走破性を高めることができる。
このように構成することで、配管の曲がり部を通過するときに、ケーブル保持部材は、自走台車に対し、挿入方向に交差する軸周りに回動する。これにより、自走台車に対するケーブルの保持部に負荷が掛かるのを抑え、曲がり部通過時におけるケーブルの取り回しを容易にすることができる。また、ケーブル自体の剛性により、配管の曲がり部に沿って走行しようとする自走台車の動きを阻害するような力が作用することを抑える。したがって、配管内における自走台車の走破性を高めることができる。
このように構成することで、磁石端面を配管の内周面に沿わせることができるため、磁石を内周面に接触させることなしに内周面により近づけて配置することが可能となる。更に、複数の磁石を配置するためより大きな吸引力を発生させることができる。また、磁石を内周面に近づけて配置できるので、自走台車が内周面に接近する方向に、より大きな吸引力を作用させることができる。
このように構成することで、車輪の接触面と配管の内周面との接触幅を増加させることができる。そのため、配管の内周面との間に十分な摩擦力を生じさせることができ、車輪が滑ってしまうことを抑制できる。
また、配管内をらせん状に移動せず、配管長手方向内面に追従して走行するようになる。すなわち、直進性が向上する。
例えば、接触面の円弧状の曲率半径が、配管の内周面の円弧状の曲率半径と同等の場合、車輪半径方向の外側から内側の広い範囲に渡って、車輪の接触面と配管の内周面とが接触する状態になる。そして、車輪一回転当たりの車輪の周長は、車輪半径方向の位置に応じて異なる。そのため、車輪半径方向の何れかの接触位置で、車輪の周長と自走台車の移動距離とが不一致となり、車輪の滑りが発生する。これに対して、接触面の円弧状の曲率半径を配管の円弧状の曲率半径よりも小さくすることによって、車輪と配管との車輪半径方向における接触範囲を小さくできるため、車輪に大きな滑りが発生することを抑制できる。
(第一実施形態)
図1は、この実施形態における管内移動装置が配管内に挿入された状態を示す側面図である。図2は、上記管内移動装置が配管内に挿入された状態を示す平面図である。図3は、上記管内移動装置の最前部の自走台車を示す斜視図である。
図1、図2に示すように、この実施形態の管内検査装置(管内移動装置)1Aは、自走台車3と、ケーブル2と、カメラ(検査具)4と、ガイド部材5と、を主に備えている。管内検査装置1Aは、配管100内に挿入され、鋼材等の磁性材料(言い換えれば、強磁性体)からなる配管100の内周面100fのスケール付着状況や腐食状況等の検査を行う。管内検査装置1Aは、配管100内で、配管100の管軸の延びる方向(以下、単に進退方向Daと称する)に進退する。
前部磁石33F、後部磁石33Rは、それぞれ、車体上下方向Dv(配管100の径方向)において、配管100の内周面100fとの間に間隔をあけて対向している。これらの磁石33の磁力により、車体31の底面31bが配管100の内周面100fに接近する方向へ吸引力が作用する。これにより、各車輪32が内周面100fに密着し、車輪32と内周面100fとの間の摩擦力が増大する。
ここで、磁石33は、永久磁石でも電磁石でもよい。磁石33に電磁石を採用する場合、例えば、配管100の曲率半径、配管100の傾斜等、各種の状況に応じて吸着力を制御することが可能となる。
このように、制御装置は、各自走台車3のケーブル2の張力に応じて、自走台車3の移動速度を調整することによって、車輪32の浮き上がりを抑えている。
図4、図5に示すように、最前部の自走台車3Aが配管100の曲がり部100wに侵入したときに、ガイド部材5の先端ガイド部52が、曲がり部100wの湾曲方向外側の内周面100fに接触するのが好ましい。このため、例えば、図4に示すように、最前部の自走台車3Aの車体31の中心31cが、配管100の曲がり部100wの入口100xから、θ=5〜10°程度侵入したときに、ガイド部材5が湾曲方向外側の内周面100fに接触するのが好ましい。そのため、二つのガイド部材5は、このような条件を満たすよう、ガイド部材5の長さ、二つのガイド部材5の間隔を設定してもよい。
図6に示すように、上部ローラー7は、配管100の曲がり部100wでガイド部材5が内周面100fに突き当たることで撓んだ場合に、配管100の内周面100fに接触する。これにより、車体31の前端部31pが内周面100fに直接接触することを抑える。
次に、この発明に係る管内移動装置の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図7、8に示すように、この実施形態における管内検査装置1Bは、ケーブル2と、自走台車3と、磁石33と、弾性ガード部9と、を備える。
この実施形態における弾性ガード部9の形状は、図7、図8の形状に限られない。図7に示す側面視で円弧状に形成されている場合を例示したが、円弧状に限られない。また、図7、図8では、弾性ガード部9の幅寸法や厚さ寸法が一定の場合を例示したが、一定に限られない。
また、配管100の曲がり部100wにおいて、弾性ガード部9が配管100の内周面100fに当たると、弾性ガード部9が弾性変形して、配管100の内周面100f側から弾性ガード部9を配管100の内側に押圧する反力Fが作用する。この反力Fが弾性ガード部9を介して自走台車3の前端部31pに伝わる。これにより、自走台車3Aの車体31は、曲がり部100wを湾曲方向内側に押圧される。これにより、自走台車3の前部車輪32Fが配管100の内周面100fから浮かび上がることが抑えられる。
ここで、上記第一実施形態では、ガイド部材5を備え、第二実施形態では、弾性ガード部9を備えるようにしたが、これに限るものではない。
図9は、この発明の第一、第二実施形態の変形例における管内移動装置が配管内に挿入された状態を示す側面図である。
この図9に示すように、管内検査装置1Cは、最前部の自走台車3Aに、上記第一実施形態で示したガイド部材5と、第二実施形態で示した弾性ガード部9と、を備えるようにしてもよい。
次に、この発明に係る管内移動装置の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図10に示すように、この実施形態における管内検査装置1Dの自走台車3Dは、配管100の管軸方向に間隔をあけて設けられた複数の車輪32(前部車輪32F、後部車輪32R)同士が、無端状のベルト37によって互いに連結されている。この実施形態において、複数の車輪32は、車輪32の外周部よりも径方向内側にそれぞれ車軸部32sを備えている。ベルト37は、これら車軸部32s同士を連結している。
このようなベルト37を備えた自走台車3Dは、前部車輪32Fと後部車輪32Rとが連動して駆動されるため、配管内における走破性が高まる。
図11は、この実施形態の変形例における管内移動装置の自走台車を示す斜視図である。
図11に示すように、この実施形態の変形例における管内検査装置1Eの自走台車3Eは、配管100の管軸方向に間隔をあけて設けられた複数の車輪32(前部車輪32F、後部車輪32R)同士が、無端状のベルト37Eによって互いに連結されている。この実施形態において、ベルト37Eは、前部車輪32Fの外周部と、後部車輪32Rの外周部とに渡って巻き掛けられている。なお、ベルト37Eの掛け方は、オープンベルトとなっている。
この構成においては、例えば、前部車輪32Fをモータ(図示無し)によって回転駆動すると、前部車輪32Fの回転がベルト37Eを介して後部車輪32Rに伝達される。これにより、前部車輪32Fと後部車輪32Rとが連動して駆動される。
このようなベルト37Eを備えた自走台車3Eは、ベルト37Eによって配管100の内周面との接触面積が増えるため、配管内における走破性が高まる。
図12は、この発明の第一〜第三実施形態の第一変形例における上記管内移動装置を示す平面図である。
図12に示すように、この実施形態の第一変形例における管内検査装置1Fは、各自走台車3Fの上面31tに、ケーブル保持部材38を備えている。ケーブル2は、ケーブル保持部材38を通して自走台車3Fの車体31の内部に接続されている。ケーブル保持部材38は、自走台車3Fの上面31tに直交する方向、つまり自走台車3Fの挿入方向(管内検査装置1Aの進退方向Da)に交差する軸38c周りに回動可能に設けられている。これにより、ケーブル2は、軸38c周りに回動可能に保持されている。
図13は、この発明の第一〜第三実施形態の第二変形例における図8に相当する断面図である。なお、図13においては、ガイド部材5の図示を省略している。また、第一〜第三実施形態と同一部分に同一符号を付して、重複説明を省略する。
図13に示すように、この第二変形例における各自走台車3Gの磁石33Gは、それぞれ上述した第一〜第三実施形態の磁石33と配置数及び位置が異なる。この第二変形例の自走台車3Gが走行する配管100は、配管100の中心を通る管軸100aに垂直な断面視で円弧状をなす内周面100fを有している。この第二変形例の磁石33Gは、自走台車3Gの車体幅方向Dwに間隔をあけて二つ配置されている。また、この第二変形例では、磁石33Gは、車体31の前部と後部との両方でそれぞれ二つずつ配置されている。
また、接触面Tの円弧状の曲率半径が、配管100の内周面100fの円弧状の曲率半径と同等の場合、車輪半径方向の外側から内側の広い範囲に渡って、車輪32Gの接触面Tと配管100の内周面100fとが接触する状態になる。そして、車輪一回転当たりの車輪32Gの周長は、車輪半径方向の位置に応じて異なる。そのため、接触面Tの車輪半径方向の何れかの接触位置で、車輪32Gの周長と自走台車3Gの移動距離とが不一致となり、車輪32Gの滑りが発生してしまう。これに対して、接触面Tの円弧状の曲率半径を配管100の内周面100fの円弧状の曲率半径よりも小さくすることによって、車輪32Gと配管100との車輪半径方向における接触範囲を小さくできるため、車輪に大きな滑りが発生することを抑制できる。
また、磁石33Gを車体幅方向Dwに間隔をあけて二つ配置する場合について説明したが、複数であればよく、二つに限られない。例えば、三つ以上の磁石33Gを車体幅方向Dwに間隔をあけて配列するようにしてもよい。また、車体31の前部と後部との何れか一方にのみ、車体幅方向Dwに間隔をあけて複数の磁石33Gを配置するようにしてもよい。
なお、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、検査具として、カメラ4を備えるようにしたが、これに限らない。カメラ4に代えて、超音波探傷器、温度センサー等、他の検査具を設けるようにしてもよい。
また、管内検査装置1A〜1Eを構成する自走台車3の数は、2つに限らない。管内検査装置1A〜1Eの、配管100に対する挿入長さが大きくなるにしたがって、自走台車3の数を増やせばよい。また、配管100に対する挿入長さが小さい場合には、自走台車3の数は、1つでもよい。
さらに、台車位置検出部として、車輪32の回転量を検出する回転量センサーと、ケーブル2の送り量を計測する測定装置とを併用することで、自走台車3の走行距離を、より正確に取得するようにしてもよい。
2 ケーブル
3、3D、3E、3F、3G 自走台車
3A 最前部の自走台車
4 カメラ(検査具)
5 ガイド部材
7 上部ローラー
8 側部ローラー
9 弾性ガード部
9a 両端部
9b 中間部
31 車体
31b 底面
31c 中心
31f 前面
31k ケーブル保持部材
31p 前端部
31q 後端部
31r 後面
31s 側面
31t 上面
32、32G 車輪
32F 前部車輪
32R 後部車輪
32s 車軸部
33、33G 磁石
33Gt 磁石端面
33a 幅方向中心
33F 前部磁石
33R 後部磁石
34 支持台
37、37E ベルト
38 ケーブル保持部材
38c 軸
38t 外周突起
39 ストッパー
51 ガイド部材本体
52 先端ガイド部
52f 湾曲面
100 配管
100a 管軸
100f 内周面
100w 曲がり部
100x 入口
Da 進退方向
Dv 車体上下方向
Dw 車体幅方向
F 反力
T 接触面
Claims (17)
- 磁性材料からなる配管内に挿入されるケーブルと、
前記配管内で、前記配管の内周面に沿って回転駆動される複数の車輪を有した自走台車と、
前記自走台車の底面側に設けられ、前記配管の内周面に対向する磁石と、
前記自走台車に設けられ、前記自走台車から前記挿入方向前方に突出するガイド部材と、を備える
管内移動装置。 - 前記自走台車は、前記配管内を検査する検査具を備えている
請求項1に記載の管内移動装置。 - 前記ガイド部材は、前記配管の管軸方向に交差する方向に間隔をあけて複数設けられ、
前記検査具は、複数の前記ガイド部材の間に配置されている
請求項2に記載の管内移動装置。 - 前記ガイド部材は、前記底面側とは反対の前記自走台車の上面側から前記挿入方向前方に向かって延びている
請求項1から3の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記ガイド部材は、前記配管の径方向における外形寸法が前記ガイド部材よりも大きく、前記挿入方向前方に向けて凸となる湾曲面を有した先端ガイド部を、先端部に備えている
請求項1から4の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記ガイド部材は、弾性材料からなる
請求項1から5の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記車輪及び前記磁石は、それぞれ、前記配管の管軸方向に間隔をあけて複数設けられている
請求項1から6の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記自走台車は、前記底面側とは反対の上面側に向かって突出し、前記配管の内周面に接触可能な上部ローラーを備える
請求項1から7の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記自走台車は、前記自走台車の底面と上面とを結ぶ方向に対して交差する方向に突出し、前記配管の内周面に接触可能な側部ローラーを備える
請求項1から8の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記自走台車は、前記底面側とは反対の上面側に突出し、前記配管の内周面に接触可能で、且つ前記内周面への接触により弾性変形可能な弾性ガード部を備える
請求項1から7の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 磁性材料からなる配管内に挿入されるケーブルと、
前記配管内で、前記配管の内周面に沿って回転駆動される複数の車輪を有した自走台車と、
前記自走台車の底面側に設けられ、前記配管の内周面に対向する磁石と、
前記自走台車に設けられ、前記底面側とは反対の上面側に突出し、前記配管の内周面に接触可能で、且つ前記内周面への接触により弾性変形可能な弾性ガード部を備える
管内移動装置。 - 前記自走台車において、前記配管の管軸方向に間隔をあけて設けられた複数の前記車輪同士は、無端状のベルトによって互いに連結されている
請求項1から11の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記無端状のベルトは、複数の前記車輪のそれぞれに設けられるとともに前記車輪の外周部よりも径方向内側に設けられた車軸部同士を連結している
請求項12に記載の管内移動装置。 - 前記自走台車に対し、前記ケーブルを、前記挿入方向に交差する軸周りに回動可能に保持するケーブル保持部材をさらに備える
請求項1から13の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 管軸に垂直な断面視で円弧状をなす内周面を備えた配管を走行する管内移動装置であって、
前記自走台車の磁石は、前記自走台車の車体幅方向に間隔をあけて複数配置され、
複数の前記磁石は、前記内周面と対向する磁石端面をそれぞれ有し、
前記磁石端面は、
前記管軸に垂直な断面視で、前記磁石端面の幅方向中心と前記内周面の円弧状の中心とを通る直線に対して垂直な方向に延びている請求項1から14の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 管軸に垂直な断面視で円弧状をなす内周面を備えた配管を走行する管内移動装置であって、
前記車輪は、
前記自走台車の車体幅方向外側に向かうにつれて縮径され、前記車輪の車軸を含む断面視で外側に向かって凸の円弧状に形成された接触面を有する請求項1から15の何れか一項に記載の管内移動装置。 - 前記接触面の円弧状の曲率半径は、前記配管の円弧状の曲率半径よりも小さい請求項16に記載の管内移動装置。
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