JP2858610B2 - 配管内面研削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種配管類、特に、小径
の配管において、内面の溶接ビードなどを研削する配管
内面研削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の管を溶接などによって繋ぎ合わせ
て形成された各種配管にあっては、その連結部の内面に
溶接ビードが付着してしまう。そのため、従来は内面研
削装置を用いてこの溶接ビードを除去していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、小口径の配
管であって、且つ、ベントやエルボなどの曲がった部分
を有する配管に対しては内面に形成された溶接ビードを
除去することは困難であり、ビード研削作業を行っては
いなかったのが実情である。しかし、配管の信頼性の向
上の観点から考えても、配管の内面溶接ビードを除去せ
ずにそのまま残すことは好ましいものではないと考えら
れていた。

【０００４】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、小口径で曲がり部分を有する配管であっても容
易に研削作業を行うことのできる配管内面研削装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の配管内面研削装置は、フレキシブルな管状
をなし配管内に挿入自在な装置本体と、該装置本体の中
途部に装着され圧縮空気の給排によって伸縮自在なエア
ホルダと、前記装置本体に回転自在に取付けられるリン
グギア及び該リングギアに噛み合って装置本体から突出
自在な複数の爪からなるセンタリング機構と、前記リン
グギアにケーブルを介して連結されたシリンダ機構と、
前記装置本体の先端部に回転自在に装着された揺動体
と、該揺動体にケーブルを介して連結された揺動駆動機
構と、前記揺動体に回転自在に支持されると共に回転軸
がその径方向移動自在に支持された回転砥石と、該回転
砥石の回転軸にフレキシブルシャフトを介して連結され
た駆動モータと、前記回転砥石を径方向に移動させるエ
アシリンダ機構と、前記回転砥石の外周辺の一部を覆う
ガイドと、先端にカメラ部を有し前記装置本体の先端部
に装着されたファイバスコープとを具えたことを特徴と
するものである。

【０００６】

【作用】配管内面研削装置によって小口径で曲がり部分
を有する配管の研削作業を行う場合、まず、装置本体を
配管内に挿入して研削を行う位置まで移動していき、研
削位置にて圧縮空気の供給によりエアホルダを膨張する
ことで配管内面に圧接し、位置保持する。次に、シリン
ダ機構によってケーブルを介してリングギアを回転駆動
することで爪を配管内面に対して突出させることでセン
タリングを行う。そして、ファイバスコープによって管
内を監視しながら駆動モータによってフレキシブルシャ
フトを介して回転砥石を回転駆動すると共に揺動駆動機
構によってケーブルを介して揺動体を揺動することで回
転砥石を所定角度範囲内で揺動させ、且つ、エアシリン
ダ機構によって回転砥石を移動して配管内面に押し付け
ることで、研削作業を行う。

【０００７】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【０００８】図１に本発明の一実施例に係る配管内面研
削装置の概略構成、図２に配管に対する装置本体の挿入
状態を表す断面、図３にエアホルダの正面視、図４にエ
アホルダの断面、図５に研削機構を表す装置本体先端部
の平面視、図６に装置本体先端部の正面視、図７に図５
のＶII−ＶII断面、図８に図７のVIII−VIII断面、図９
に図７のIX−IX断面、図１０に図７のＸ−Ｘ断面、図１
１にセンタリング駆動機構の平面視、図１２にセンタリ
ング駆動機構の断面、図１３に揺動駆動機構の平面視、
図１４に揺動駆動機構の断面、図１５に回転砥石の揺動
状態を表す説明を示す。

【０００９】本実施例の配管内面研削装置において、図
１及び図２に示すように、曲がり部１１を有して内面に
ビード１２が形成された配管１３に挿入移動可能な装置
本体２１はフレキシブルな管状をなしており、先端部に
は内面研削機構２２が装着されると共に中途部にはエア
ホルダ２３が装着されている。この内面研削機構２２は
後述する先端ガイド２４及び回転砥石２５を備えてお
り、回転砥石２５にはフレキシブルシャフト２６を介し
て砥石駆動モータ２７が連結されている。また、この内
面研削機構２２にはコントロールケーブル２８を介して
センタリング駆動機構２９が、コントロールケーブル３
０，３１を介して揺動駆動機構３２がそれぞれ連結され
ている。

【００１０】そして、配管内面研削装置はモニタ３３を
有する制御コントローラ３４が装備されており、砥石駆
動モータ２７及びセンタリング駆動機構２９、揺動駆動
機構３１が接続されている。また、装置本体２１には先
端にカメラ部を有するファイバスコープ３５が装着さ
れ、このファイバスコープ３５も制御コントローラ３４
に接続されている。なお、図示しないがこの制御コント
ローラ３４には駆動電源及び圧縮空気供給機が連結され
ている。

【００１１】エアホルダ２３において、図３及び図４に
示すように、本体４１は中空状をなし、内部にフレキシ
ブルシャフト２６及びコントロールケーブル２８，３
０，３１、ファイバスコープ３５等が挿通している。こ
の本体４１の外周部には袋状をなして伸縮自在な膨張部
４２が取付けられており、この膨張部４２には一端がコ
ントローラ３４に連結されたエアホース４３の他端が連
結されている。従って、エアホース４３を介して保持部
４２の内部に圧縮空気を供給することでこの膨張部４２
が膨張して配管１３の内面に圧接し、エアホルダ２３に
よる装置本体２１の位置保持が可能となっている。

【００１２】内面研削機構２２において、図５乃至図１
０に示すように、装置本体２１の先端部には円筒形状を
なす外部フレーム５１及び外部カバー５２が連結され、
外部カバー５２の内周面に所定の隙間をもって内部フレ
ーム５３が相対回転自在に嵌合している。この内部フレ
ーム５３の外周面にはリングギア５４が固結される一
方、外部カバー５２にはリングギア５４と噛み合うラッ
クを有する爪５５が３つこの外部カバー５２から出没自
在に設けられている。そして、リングギア５４と外部フ
レーム５１との間にはスプリング５６が張設されてお
り、また、このリングギア５４には一端がセンタリング
駆動機構２９に連結されたコントロールケーブル２８に
おけるインナーケーブル５７の他端が連結されている。
なお、図８において、５８はケーブルストッパである。

【００１３】従って、コントロールケーブル２８の駆動
によってリングギア５４が回動し、このリングギア５４
とそれぞれ噛み合う各爪５５が突出して先端部が配管１
３の内面に当接することで、内面研削機構２２のセンタ
リングを行うことができるようになっており、コントロ
ールケーブル２８の駆動を停止することで、スプリング
５６の付勢力によりリングギア５４が逆回転し、各爪５
５が元の位置に戻るようになっている。

【００１４】内部フレーム５３の内周面にはドライベア
リング５９を介して揺動体６０が相対回転自在に嵌合し
ている。この揺動体６０の外周面には周方向に沿って２
つのＶ字溝が形成され、この各Ｖ字溝に一端が揺動駆動
機構３２に連結されたコントロールケーブル３０，３１
のインナーケーブル６１，６２がそれぞれ逆方向に巻き
付けられて連結されている。なお、図８及び図１０にお
いて、６３，６４は外部フレーム５１にその内方に突出
して形成されたケーブルストッパである。従って、イン
ナーケーブル６１，６２を交互に駆動することによって
揺動体６０を所定角度範囲内で往復揺動させることがで
きるようになっている。

【００１５】この揺動体６０には軸方向に沿って断面が
Ｔ字形状をなす貫通孔６５が形成され、この貫通孔６５
内には軸方向と直行する方向に沿って４つのガイドシャ
フト６６が固定され、このガイドシャフト６６には移動
ブロック６７が移動自在で、且つ、スプリング６８によ
って一方（図７において上方）方向に付勢支持されてい
る。また、揺動体６０には貫通孔６５に連通してシリン
ダ孔６９が形成され、このシリンダ孔６９にはピストン
７０が移動ブロック６７の移動方向と同方向に移動自在
に支持されており、また、このシリンダ孔６９には一端
がコントローラ３４に連結されたエアホース７１の他端
が連結されている。

【００１６】従って、エアホース７１を介して揺動体６
０のシリンダ孔６７内に圧縮空気を供給すると、その圧
力によってピストン７０が図７において下方に移動して
移動ブロック６７を押圧し、この移動ブロック６７を同
方向に移動することができるようになっている。

【００１７】また、移動ブロック６７にはマイクロベア
リング７２によって回転軸７３が回転自在に支持されて
いる。この回転軸７３の一端には２つのカラー７４，７
５を介して回転砥石２５が装着され、ワッシャ７６及び
ナット７７によって固結されている。回転軸７３の他端
には一端が砥石駆動モータ２７に連結されたフレキシブ
ルシャフト２６の他端が連結ホルダ７８によって連結さ
れている。従って、砥石駆動モータ２７を駆動すると、
その駆動回転力がフレキシブルシャフト２６を介して回
転軸７３に伝達され、回転砥石２５を回転駆動すること
ができるようになっている。

【００１８】揺動体６０の回転砥石２５側にはフロント
カバー７９が固定されると共にこのフロントカバー７９
には回転砥石２５の外周辺の一部を覆うガイド２４が取
付られている。また、移動ブロック６７の回転砥石２５
側には先端にベアリング８０が取付けられたベアリング
ガイド８１が図７において上下方向に位置調整自在に取
付けられている。このベアリング８０は配管１３の内面
に当接することで回転砥石２５による過剰研削を防止す
るものである。

【００１９】更に、揺動体６０にはファイバスコープ３
５が支持されると共に圧縮空気供給パイプ８２が支持さ
れており、圧縮空気供給パイプ８２の一端にはコントロ
ーラ３４に連結されたエアホース８３が連結され、他端
にはノズル８４が装着されている。従って、ファイバス
コープ３５によって回転砥石２５による研削状況をモニ
タすることができ、ノズル８４からこのファイバスコー
プ３５先端のカメラ部にエアを供給することで、ここに
付着した研削粉塵を除去することができるようになって
いる。

【００２０】センタリング駆動機構２９において、図１
１及び図１２に示すように、ベース板９１上には一対の
取付ブラケット９２によってエアシリンダ９３が固定さ
れており、駆動ピストン９４の先端部にはローラ９５を
有する回り止め９６が固定されている。また、このベー
ス板９１上には取付ブラケット９７によってケーブルガ
イド９８が固定されており、このケーブルガイド９８に
は内面研削機構２２のリングギア５４に連結されている
コントロールケーブル２８が連結固定され、そのインナ
ーケーブル５７がこのケーブルガイド９８内を挿通して
回り止め９６に連結されている。

【００２１】従って、エアシリンダ９３により駆動ピス
トン９４を牽引駆動すると、回り止め９６を介してコン
トロールケーブル２８のインナーケーブル５７が引か
れ、内面研削機構２２のリングギア５４が回動して各爪
５５が突出し、このエアシリンダ９３の駆動を停止する
と、スプリング５６の付勢力によりリングギア５４が逆
回転して各爪５５が元の位置に戻るようになっている。

【００２２】揺動駆動機構３２において、図１３及び図
１４に示すように、ベース板１０１上にはブロック１０
２が固定されており、このブロック１０２内には水平を
なす駆動軸１０３が回転自在に支持されている。この駆
動軸１０３にはブロック１０２の外側でこのブロック１
０２に取付けられた減速機１０４及び駆動モータ１０５
が駆動連結されていると共に、ブロック１０２の内側で
ウォーム１０６が固結されている。また、ブロック１０
２内には垂直をなす回転軸１０７が回転自在に支持され
ており、下部にはウォーム１０６と噛み合う図示しない
ウォームホイールが固結されている。ブロック１０２は
上部に蓋１０８が取付けられ、この蓋１０８を貫通した
回転軸１０７の上部にはホイール１０９が固結されてい
る。

【００２３】また、このベース板１０１上には取付ブラ
ケット１１０によってケーブルガイド１１１が固定され
ており、このケーブルガイド１１１，１１２には内面研
削機構２２の揺動体６７に連結されているコントロール
ケーブル３０，３１が連結固定され、そのインナーケー
ブル６１，６２がこのケーブルガイド１１１，１１２内
を挿通してホイール１０９にそれぞれ逆方向に巻き付い
て連結されている。なお、蓋１０８上にはホイール１０
９と同軸上にこのホイール１０９の回転角度を検出する
ためのエンコーダ１１３が取付けられている。また、ホ
イール１０９の周辺部にはホイール１０９の原点位置及
びそれぞれの方向の回転限度位置を検出するためのリミ
ットスイッチ１１４，１１５，１１６が装着されてい
る。

【００２４】従って、駆動モータ１０５を駆動すると、
その駆動力は減速機１０４及び駆動軸１０３、ウォーム
１０６等を介して回転軸１０７に伝達され、この回転軸
１０７に固結されたホイール１０９がいずれかの方向に
所定角度回転することでインナーケーブル６１，６２の
一方が牽引され、揺動体６０を揺動させることができる
ようになっている。

【００２５】而して、上述した本実施例の配管内面研削
装置により小口径で、且つ、曲がり部分１１を有する配
管１３のビード１２の研削作業を行う場合、まず、先端
部から装置本体２１を配管１３内に挿入してビード研削
を行う所定の位置まで移動する。そして、この研削位置
にてエアホース４３によりエアホルダ２３に圧縮空気を
供給すると、このエアホルダ２３の膨張部４２が膨張す
ることによって配管１３の内面に圧接して装置本体２１
がその研削位置にて保持される。

【００２６】次に、センタリング駆動機構２９を用い、
エアシリンダ９３を駆動してコントロールケーブル２８
を牽引し、内面研削機構２２のリングギア５４を回動し
て各爪５５を突出させ、この爪の先端部を配管１３の内
面に当接させることで内面研削機構２２のセンタリング
を行う。この状態から砥石駆動モータ２７を駆動してフ
レキシブルシャフト２６を介して回転軸７３を回転さ
せ、この回転軸７３と一体の回転砥石２５を回転駆動す
る。そして、揺動駆動機構３２を用い、駆動モータ１０
５を正転及び逆転駆動してこの駆動力を減速機１０４及
び駆動軸１０３、回転軸１０７等を介してホイール１０
９に伝達し、このホイール１０９を所定角度範囲内で回
転する。すると、ホイール１０９の往復回転によりコン
トロールケーブル３０，３１が交互に牽引され、内面研
削機構２２の揺動体６０は所定角度範囲内で往復揺動
し、この揺動体６０に支持された回転砥石２５も同様に
所定角度範囲内で往復揺動する。

【００２７】更に、この状態からエアホース７１により
内面研削機構２２の揺動体６０内のシリンダ孔６７に圧
縮空気を供給すると、その圧力によってピストン７０が
移動して移動ブロック６７を押圧し、この移動ブロック
６７を同方向に移動することでこの移動ブロック６７と
共に回転砥石２５が移動し、この回転砥石２５は配管１
３の内面に押し付けられる。従って、この回転砥石２５
は、図１５に示すように、回転しながら所定角度範囲内
を揺動し、且つ、配管１３の内面に押し付けられること
によってこの配管１３のビード１２を研削することがで
きる。

【００２８】なお、上述した配管１３のビード１２の研
削作業は作業者が制御コントローラ３４を操作すること
によって行うことができ、このとき、装置本体２１の先
端部に装着されたファイバスコープ３５によって配管１
３の内部を撮影し、モニタ３３を見て監視しながら行
い、研削状況を観察することで回転砥石２５の揺動角度
や押し付け力などを調整する。そして、ファイバスコー
プ３５のカメラ部に研削粉塵等が付着した場合には、エ
アホース３により圧縮空気を供給してノズル８４からこ
のファイバスコープ３５のカメラ部にエアを吹き付ける
ことでここに付着した研削粉塵を除去する。

【００２９】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の配管内面研削装置によれば、装置本体を配
管内に挿入して研削位置にてエアホルダを膨張させて配
管内面に圧接して位置保持し、シリンダ機構によりリン
グギアを回転駆動することで爪を配管内面に対して突出
させてセンタリングを行い、駆動モータにより回転砥石
を回転駆動すると共に揺動駆動機構により揺動体を揺動
して回転砥石を所定角度範囲内で揺動させ、更に、エア
シリンダ機構により回転砥石を移動して配管内面に押し
付けて研削作業を行うようにしたので、小口径で曲がり
部分を有する配管であっても容易に研削作業を行うこと
ができ、この結果、配管内部の仕上精度が良好となって
配管の信頼性を向上させることができ、また、非破壊検
査が精度良く、且つ、容易に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る配管内面研削装置の概
略構成図である。

【図２】配管に対する装置本体の挿入状態を表す断面図
である。

【図３】エアホルダの正面視図である。

【図４】エアホルダの断面図である。

【図５】研削機構を表す装置本体先端部の平面図であ
る。

【図６】装置本体先端部の正面図である。

【図７】図５のＶII−ＶII断面図である。

【図８】図７のVIII−VIII断面図である。

【図９】図７のIX−IX断面図である。

【図１０】図７のＸ−Ｘ断面図である。

【図１１】センタリング駆動機構の平面図である。

【図１２】センタリング駆動機構の断面図である。

【図１３】揺動駆動機構の平面図である。

【図１４】揺動駆動機構の断面図である。

【図１５】回転砥石の揺動状態を表す説明図である。

【符号の説明】

１１ 曲がり部 １２ ビード １３ 配管 ２１ 装置本体 ２２ 内面研削機構 ２３ エアホルダ ２４ ガイド ２５ 回転砥石 ２６ 振れ駆使ぶるシャフト ２７ 砥石駆動モータ ２８，３０，３１ コントロールケーブル ２９ センタリング駆動機構 ３２ 揺動駆動機構 ３４ 制御コントローラ ３５ ファイバスコープ ５４ リングギア ５５ 爪 ６０ 揺動体 ７３ 回転軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−69292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−139864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 5/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレキシブルな管状をなし配管内に挿入
   自在な装置本体と、該装置本体の中途部に装着され圧縮
   空気の給排によって伸縮自在なエアホルダと、前記装置
   本体に回転自在に取付けられるリングギア及び該リング
   ギアに噛み合って装置本体から突出自在な複数の爪から
   なるセンタリング機構と、前記リングギアにケーブルを
   介して連結されたシリンダ機構と、前記装置本体の先端
   部に回転自在に装着された揺動体と、該揺動体にケーブ
   ルを介して連結された揺動駆動機構と、前記揺動体に回
   転自在に支持されると共に回転軸がその径方向移動自在
   に支持された回転砥石と、該回転砥石の回転軸にフレキ
   シブルシャフトを介して連結された駆動モータと、前記
   回転砥石を径方向に移動させるエアシリンダ機構と、前
   記回転砥石の外周辺の一部を覆うガイドと、先端にカメ
   ラ部を有し前記装置本体の先端部に装着されたファイバ
   スコープとを具えたことを特徴とする配管内面研削装
   置。