JP2519527B2

JP2519527B2 - 管内補修装置

Info

Publication number: JP2519527B2
Application number: JP1028262A
Authority: JP
Inventors: 正幸堀; 友二藤澤; 正達三浦
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-02-07
Filing date: 1989-02-07
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH02209694A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、傾斜部やベンド部を有する管の補修に用い
られる自走式の管内補修装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、水路管のような管の塗装や溶接補修作業は、作
業者が管内に入り、足場を組むなどして手作業で行なわ
れるのが通常である。しかし、管内は滑り易くその作業
には大きな危険を伴う上、総て人力による作業で、しか
も足場を組む等の必要から作業性が非常に悪く、このた
め補修に日数がかかり、必然的にコスト高となる。

従来、管内腐食検査を目的とした走行装置として、第
13図（ａ），（ｂ）に示すような走行ローラ８を備えた
車両形式の装置７が広く用いられているが、この装置は
単に腐食検査を目的としたもので、補修作業を行なえる
ようなものではない。また、いずれにしてもこの種の装
置は水路管のような大きな傾斜を持つ管内では重力の影
響で走行できず、また管のベンド部や縮管部もうまく通
過できないという難点がある。

また、本発明者等は特に水路管のような傾斜管の走行
に好適な装置を開発し、先に特願昭61−171071号等とし
て提案した。この装置は第14図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、センター部12から放射状に伸びた複数の脚部13に
ステアリング機構を有する走行ローラ14を備えたもの
で、走行ローラ14を脚部を介して管壁に押しつけるとと
もに、ステアリングを切りながら回転させ、これによっ
て装置全体を螺旋状に回転させつつ進ませるようにした
ものである。

しかし、この装置も補修機能を備えたものではなく、
実際、塗装装置や溶接装置等の重量物を塔載して安定し
た走行ができるような構造とは言え難い。事実、本発明
者等のその後の研究により、上記装置11は走行ローラ14
を管壁に押しつける力だけで装置全体を支えているた
め、走行が不安定になりやすく、特に管のベンド部、伸
縮継手部、凹凸部等を通過する際にバランスを崩すよう
な場合があることが判った。

本発明はこのような問題に鑑みなされたもので、傾斜
管内を自在且つ安定して走行でき、しかも、補修箇所の
塗装等を適切に行なうことができる自走式の管内補修装
置を提供せんとするものである。

〔課題を解決する手段〕

このため本願第１の発明は、センター部、該センター
部から外方に向かって放射状に設けられる３本以上の伸
縮可能な脚部および該脚部の先端に設けられる駆動部を
備えた１対の平行な走行体と、この走行体をそのセンタ
ー部を介して連結する連結体と、前記走行体間に設けら
れる連結梁に取付けられる補修用装置とからなってい
る。前記各駆動部は走行ローラ、該走行ローラの駆動装
置およびステアリング機構を備え、前記脚部により駆動
部を管内壁に押しつけえるよう構成されている。

前記補修用装置としては、例えば実施例に示したよう
な塗装装置、塗装前処理用の研掃装置、溶接装置、溶接
前処理用の研磨装置等が取り付けられる。

前記駆動部を管壁に押し付ける手段としては、シリン
ダ、スプリング装置等、適宜なものを用いることができ
る。

〔作用〕

装置は脚部を管径Ｄに応じて伸縮させて管内に装入さ
れる。管内では脚部を介して各駆動部を管内壁に押しつ
けるとともに、走行ローラをステアリング機構によって
管径方向から管軸方向に傾け、走行ローラを駆動させて
装置を走行させる。これにより、装置は管内を螺旋状に
回転し、管軸方向に走行する。傾斜管においては、管壁
と走行ローラとの間の摩擦力が重力による管軸方向の力
と釣り合い、走行が可能となる。本発明の装置は、連
結体を介した１対の走行体からなり、しかも補修用装置
が走行体間の連結梁に取り付けられるため、構造的に重
心が１対の走行体の間に有することになっても安定し、
しかも、両走行体の走行ローラをすべて管壁に押し付け
て走行するため、その走行は極めて安定したものとな
る。

また、ベンド部通過の際も、各走行体の駆動部が管内
壁に常に押し当てられて走行するため、各走行体が互い
の走行に悪影響を与えるようなことなく、ベンド部にな
らって走行させることができる。

装置は補修箇所で停止、塔載したTVカメラ等を利用し
て各補修用装置の遠隔操作がなされ、補修作業が行なわ
れる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので
ある。

装置Ａは１対の走行体1a,1bと、これを連結する棒状
の連結体２と、走行体間に設けられる連結梁に取付けら
れる補修用装置とからなっている。

前記各走行体１は、センター部３と、このセンター部
から四方に放射状に延出する４本の脚部４と、この各脚
部の先端に設けられた駆動部５とを備えている。

本実施例では、センター部３を挟んで対向する駆動部
５を、センター部を貫通する伸縮体23で連結し、この伸
縮体23の両側を、センター部３を挟んで対向する駆動部
５の脚部４としたものである。

前記センター部３は、走行体１の中心をなすもので、
脚部４の保持部であるとともに、検査装置（図示せず）
等の機器を取付ける部分でもある。

以下、一方の走行体１の構造について説明すると、走
行体１は、検査装置等を備えることができるセンター部
３、該センター部を中心としてその周囲に配置される複
数の駆動部5A₁，5A₂，5B₁、5B₂、センター部を挟んで対
向する駆動部どうしを連結し、且つセンター部を貫通す
る伸縮体23A,23B、センター部を対向する駆動部間に位
置せしめるためのセンタリング装置25A,25Bから構成さ
れている。

前記センター部３には、一の伸縮体23Aを構成する１
対のシリンダ装置を挿通させるための１対の貫通ガイド
孔26Aが形成され、さらにこの貫通ガイド孔26Aと直行す
る方向に、他の伸縮体23Bを構成するシリンダ装置を挿
通させるため１対の貫通ガイド孔26Bが形成されてい
る。

各駆動部５は、管内面と対向する側の前後左右の４カ
所に走行ローラ６を有している。この各走行ローラ６は
ステアリング機構（図示せず）を有している。また各駆
動部５は走行ローラの駆動装置（図示せず）を有してい
る。

前記伸縮体23A,23Bは対向する駆動部どうしを連結す
るもので、前者がセンター３部を挟んで対向する駆動部
5A₁と5A₂を、また後者が同じく対向する駆動部5B₁，5B₂
をそれぞれ連結し、これら両伸縮体はセンター部３内で
交差している。

各伸縮体は、ロッド271が反対方向に延出する平行な
１対のシリンダ装置27により構成されており、伸縮体23
Aを構成する１対のシリンダ装置27（シリンダ本体270）
がセンター部３の貫通ガイド孔26Aに、また伸縮体23Bを
構成する１対のシリンダ装置27（シリンダ本体270）が
貫通ガイド孔26Bにれれぞれ進退可能に挿通されてい
る。

そして、各伸縮体は、これを構成する１対のシリンダ
装置27のうち、一方のシリンダ装置のシリンダ本体270
と他方のシリンダ装置のロッド271が各駆動部に接続さ
れ、これによってセンター部を挟んで対向する駆動部を
連結している。

前記センタリング装置25A,25Bは伸縮体23A,23Bに対応
して設けられている。各センタリング装置は伸縮体を構
成する１対のシリンダ装置27のシリンダ本体270につい
て、その対向面にそれぞれ付設されるラック体28と、両
シリンダ本体270間に位置して両ラック体28と噛合すべ
くセンター部３の中央に設けられるピニオン29とから構
成されている。伸縮体はこれを構成する１対のシリンダ
装置27のロッド271を進退させることにより伸縮する
が、ピニオン29が両シリンダ装置271のラック体28に噛
み合っていることにより、両シリンダ27はピニオン29を
中心とした両側の長さが常に等しく、この結果センター
部３は伸縮体の伸縮の程度にかかわらず、対向する駆動
部間の中央に常にセンタリングされることになる。つま
り、180°反対方向に伸びる脚部４の長さは常に等しく
なる。

以上のような構成の１対の走行体1a,1bは、各複数の
脚部４を含む平面が平行になるようにして、連結体２で
連結されている。連結体２は棒状態であり、その各端が
走行体1a,1bの各センター３部に固定されている。

さらに、両走行体1a,1bの向かい合った駆動部５間に
はそれぞれ連結梁30が設けられ、そのうちの１つの連結
梁には、塗装装置31および塗装前処理用の研掃装置32が
梁長手方向移動可能に設けられている。上述のように本
実施例装置は１対の走行体1a,1bが連結体２を介して連
結されるので、その重心が両走行体1a,1bの間に位置す
ることになって装置の安定走行が図れるものとなるが、
これら補修用装置31,32についても両走行体1a,1b間の連
結梁30に取り付けられるので、その取り付けによって本
実施例装置の重心のバランスをくずすということはまっ
たくない。むしろ、装置の重心がより走行体1a、1b間に
位置することになって、さらに装置の安定した走行に寄
与するものとなっている。

これら補修用の装置は、回動・旋回可能な多軸アーム
33,34を有し、該アームの先端に塗装機310、研掃機320
（ブラッシング装置）がそれぞれ設けられている。

各多軸アーム33,34は、その基部330,340を介して連結
梁30にスライド可能に取付けられ、連結梁30に設けられ
たスクリュー軸35,35′によってそれぞれ別個に梁長手
方向に沿って移動できるようになっている。各基部330,
340は、各々対応する前記スクリュー軸35,35′に外挿さ
れるナット部材（図示せず）を有している。各スクリュ
ー軸35,35′はそれぞれ別の駆動モータ36により別個に
駆動するようになっている。なお、この多軸アームのス
ライド機構としては、スクリュー軸以外の適宜な手段を
用いることができる。なお、48はアーム回動駆動用のモ
ータである。

塗装装置31および研掃装置32は複数の連津梁30にそれ
ぞれ設けることができる。もちろん、そのような取付態
様によれば、上述のように装置の重心が安定し、走行の
安定化が図れるものとなることは言うまでもない。

連結体２には補修箇所等を観察するためのTVカメラ37
が取付けられている。

１対の走行体1a,1bの間隔は、装置の走行安定性の面
からはある程度大きい方が好ましいが、過度に大きいと
管ベンド部の通過に支障をきたす。この点を考慮し、上
記間隔は適用すべき管径Ｄに対し、0.5D〜Ｄ程度とする
ことが好ましい。

なお、各走行体１の脚部材および駆動部５は３つ以上
適当数設けることができる。

また、駆動部５の振れを防止するため、図中仮想線で
示すような隣接する駆動部間を連結するシリンダ装置24
も設けることができる。

このシリンダ装置24は、そのシリンダ本体240を隣接
する駆動部の一方に、またロッド241を他方の駆動部に
それぞれ枢着接続し、隣接する駆動部どうしを連結す
る。このシリンダ装置24は隣接する駆動部間で１対設け
ることにより、駆動部の左右の振れを適切に防止するこ
とができる。隣接する駆動部間がシリンダ装置24で連結
されることにより、装置の外縁部は環を構成することに
なる。

なお、このシリンダ装置24に代えスプリングを内蔵し
た伸縮体を連結部材として用いることもできる。

また、駆動部５の各走行ローラ６を菅内壁に常に適切
に押し付けるようにするため、第５図に示すようにシリ
ンダ本体270の後端にさらに別の小型のシリンダ装置60
（シリンダ本体600）を連結し、このシリンダ装置60を
介して駆動部５に連結するような構造とすることができ
る。

第７図および第８図は本願第２の発明の一実施例を示
すもので、上記実施例の構成加え、他の連続梁30に溶接
装置38および溶接前処理用の研磨装置39が梁長手方向移
動可能に設けられている。

これら補修用の装置も、回動可能な多軸アーム45,46
を有し、該アームの先端に溶接トーチ380、研磨機390
（グラインダ装置）がそれぞれ設けられている。各多軸
アーム45,46はその基部450、460を介して連結梁30にス
ライド可能に取付けられ、連結梁30に設けられたスクリ
ュー軸40,40′によってそれぞれ別個に梁長手方向に沿
って移動できるようになっている。各基部450,460は、
各々対応する前記クリュー軸40,40′に外挿されるナッ
ト部材（図示せず）を有している。各スクリュー軸40,4
0′はそれぞれ別の駆動モータ47により別個に駆動す
る。なお、この多軸アームのスライド機構も、スクリュ
ー軸以外の適宜な手段を用いることができる。なお、49
はアーム回動駆動用のモータ、59は溶接ワイヤドラムで
ある。

溶接装置38および研磨装置39も複数の連結梁30にそれ
ぞれ設けることができる。

なお、その他の構成は第１図ないし第４図に示すもの
と同様であるので、同一の符号を付してその説明は省略
する。

第９図および第10図は本発明の他の実施例を示すもの
で、各走行体の脚部４をスプリングにより管内壁に押し
付けるようにした形式のものである。

前記各脚部４は伸縮可能に構成され、一端がセンター
部３に固定されている。脚部４はセンター部３に固定さ
れた軸状の第１部材41と、この第１部材41にスライダー
43を介してスライド可能に取付けられた第２部材42とか
ら構成され、このスライダー43の第１部材41に対するス
ライド移動により伸長、縮小する。

前記スライダー43は、第１部材41のスライドガイド部
を嵌挿すべき取付穴を有しており、この取付穴を介して
第１部材にスライド可能に取付けられている。なお、第
１部材41のスライドガイド部は、スライダー43の回転を
防止するため、断面角形状に構成されている。

この脚部４は、駆動部５を走行体径方向外方に付勢し
て管内壁に押し付けるための手段を有している。本実施
例では第１部41にスプリング15（コイルスプリング）が
外挿され、このスプリング15がスライダー43および第２
部材42を介して駆動部５を付勢するよう構成されてい
る。本実施例では各脚部に２本のスプリング15が取付け
られているが、管壁への必要な押圧力が得られればスプ
リングは１つでもよい。なお、44は各スプリング15の一
端側を係止するための係止部である。

前記駆動部５は第２部材42の先端に設けられた走行ロ
ーラ６と、この走行ローラ駆動装置16（モータ）と、走
行ローラのステアリング機構17とからなっている。

前記走行ローラ６は、ブラケット18を介して支持さ
れ、該ブラケット18に前記駆動装置16が取付けられてい
る。

前記ステアリング機構17は、ブラケット18を支持し、
第２部材42に回転可能に取付けられたステアリング軸19
と、このステアリング軸に設けられたギア20と、主軸に
このギアに噛み合うピニオン21を有し、第２部材42に取
付けられた駆動モータ22とからなっており、駆動モータ
22によりステアリング軸19を回転させることにより走行
ローラ６のステアリングを行なう。

そして、この実施例でも両走行体1a,1bの向かい合っ
た駆動部５間にはそれぞれ連結梁30が設けられ、そのう
ちの１つに第４図に示すような構造の塗装装置31および
研掃装置32が設けられている。また、他の連続梁30には
第８図に示すような構造の溶接装置38および研磨装置39
を設けることができる。

次に以上のような補修装置の使用法および作用を第１
図ないし第４図に示すものを例に説明する。

装置は通常管内で組み立てられ、各駆動部5A₁〜5B₁の
走行ローラ６が管内面に当接せしめられる。センター部
３を挟んで対向する駆動部の各走行ローラ６は、伸縮体
23A,23Bの作用によって管内面Ｂに圧接され、これによ
り傾斜管における装置の保持作用が得られる。装置は、
伸縮体23A,23Bの伸縮によって対向する駆動部間の間隔
を変化させ、これにより適用する管の管径に応じて装置
の外径を変化させることができる。伸縮体23A,23Bの伸
縮はこれを構成する１対のシリンダ装置27を同期して作
動させることにより行なうが、センタリング装置25A,25
Bの作用により、対向する駆動部の間隔の程度にかかわ
らず、センター３は常に対向する駆動部間に位置し、こ
の結果、装置はセンター部３が複数の駆動部の常に中心
に位置した形状に保持される。

装置を動かす場合には、第11図に示すようにステアリ
ング機構により各走行ローラ６の向き（走行方向）を管
径方向から管軸方向に傾けた状態（ステアリング角度を
付した状態）とする。

そして、この状態で各駆動部５の走行ローラ６を駆動
させると、装置は管周方向に沿って回転しながら上記ス
テアリング角度により管軸方向に移行する。各駆動部５
の動作をみると、これらは管内面Ｂに沿って螺旋上に走
行することになる。

走行中管径が変化する場合でも、これに応じて伸縮体
23A,23Bが伸縮し、各駆動部５の走行ローラ６を常に管
内面に圧接させる。

第６図は、本発明装置による補修作業状況を示したも
ので、装置Ａは、連結棒50を介して塗料タンク52および
硬化剤タンク53を塔載した台車51を牽引している。連結
棒50は装置Ａにロータリコネクタ54を介して連結され
る。塗料および硬化剤はそれぞれのタンクから必要量抜
き出されて攪拌された後、ポンプで加圧されて供給管55
およびロータリコネクタ54を経て装置Ａの塗装装置31に
供給される。

また、56は安全ワイヤ、57は電源ケーブル、58はこの
電源ケーブルの案内管であり、電源ケーブル57も前記ロ
ータリコネクタ54を介して装置Ａに接続されている。

補修作業を行なう場合、装置Ａは第６図に示すように
して欠陥場所まで走行し、塗装装置31および研掃装置32
が届く範囲で停止する。連結体２に設けられたTVカメラ
37により監視しながら、遠隔操作によりまず研掃装置32
を補修位置までスライド移動させ、補修箇所の研掃（ブ
ラッシング）を行なわせる。研掃除作業終了後、研掃装
置32を移動させて、こんどは塗装装置31を補修箇所まで
移動させ、塗装作業を行なわせる。

なお、溶接補修を行なう場合でも、研磨装置39と溶接
装置38を上記と同様に遠隔操作により動作させ、補修箇
所の研磨および溶接を行なう。

また、溶接補修を行なう場合には、装置Ａの走行停止
後、走行電源を溶接電源にリレーで切り替え、研磨、溶
接作業を行なう。また、溶接のシールドガスは、台車51
に塔載されたボンベ（図示せず）から供給管（図示せ
ず）およびロータリコネクタ54を経て溶接装置38に供給
される。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、安定した構造を有するた
め、補修用の装置類を塔載しつつ傾斜管を安定して走行
できるだけでなく、ベンド部や凹凸部を走行する際もバ
ランスを崩して倒れるようなおそれがほとんどない。ま
た所定の間隔を有する両走行体の走行ローラが装置全体
を管壁に対して支えるため、走行ローラの管壁に対する
押圧力を小さくでき、このため走行抵抗を減少させ、少
ない動力で走行させるとができる。そして、補修箇所で
適宜走行を停止させ、塗装や溶接などの補修を能率的に
行なわしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は側面図、第２図は正面図、第３図は第１図中II
I−III線に沿う断面図、第４図は塗装装置および研掃装
置の斜視図である。第５図は伸縮体の他の実施例を示す
説明図である。第６図は第１図ないし第４図に示す装置
による塗装補修作業状況を示す説明図である。第７図お
よび第８図は本願第２の発明の一実施例を示すもので、
第７図は側面図、第８図溶接装置および研磨装置の斜視
図である。第９図および第10図は本発明の他の実施例を
示すもので、第10図は正面図、第10図は第９図XI−XI線
に沿う断面図である。第11図は走行ローラのステアリン
グ方向を示す説明図である。第12図（ａ），（ｂ）は従
来の走行装置を示すもので第12図（ａ）は正面図、第12
図（ｂ）は側面図である。第13図（ａ），（ｂ）は本発
明者等が先に提案した走行装置を示すもので、第13図
（ａ）は正面図、第13図（ｂ）は側断面図である。図において、1,1a,1bは走行体、２は連結体、３はセ
ンター部、４は脚部、５は駆動部、６は走行ローラ、30
は連結梁、31は塗装装置、32は研掃装置、38は溶接装
置、39は研磨装置を各示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三浦正達東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭61−262294（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−27750（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】センター部、該センター部から外方に向か
って放射状に設けられる３本以上の伸縮可能な脚部およ
び該脚部の先端に設けられる駆動部を備えた１対の平行
な走行体と、該走行体をそのセンター部を介して連結す
る連結体と、前記走行体間に設けられる連結梁に取り付
けられる補修用装置とからなり、前記各駆動部は走行ロ
ーラ、該走行ローラの駆動装置およびステアリング機構
を備え、前記脚部により駆動部を管内壁に押し付け得る
よう構成されてなる管内補修装置。
【請求項２】請求項１の管内補修装置において、前記連
結梁に取り付けられる補修用装置が、塗装装置および塗
装前処理用研掃装置であることを特徴とする請求項１の
管内補修装置。
【請求項３】請求項１の管内補修装置において、前記連
結梁に取り付けられる補修用装置が、溶接装置および溶
接前処理用研磨装置であることを特徴とする請求項１の
管内補修装置。