JP3224545U - 鋼管内補修作業装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管の内面を広範囲にわたって短時間で効率良く補修作業を行うことにより、要補修箇所の補修モレを防止すると共に、点検補修作業のコストを低減できる鋼管内補修作業装置を提供する。【解決手段】鋼管鉄塔等のような鋼管構造物の鋼管上端から鋼管内部に吊り下げて移動させ、鋼管内壁面を補修するための装置である。この鋼管内補修作業装置は、鋼管内補修作業装置を鋼管内で固定するための少なくとも１組の開閉脚自在な支持アーム８ｃ、８ｄを備えた支持本体部と、この支持本体部２に設けられた旋回モータ５によって鋼管内周縁に沿った方向へ回転される旋回作業部３とから構成される。旋回作業部は、プラズマ切断機の作業ノズル９と、該作業ノズルをその先端に保持する作業アームと、この作業アームを作業アーム駆動機構１０を介して開閉脚する作業アーム駆動モータ１１とを備える。【選択図】図３

Description

本考案は、鋼管構造物における鋼管内面の錆除去や保護被膜の塗装等の補修作業を行うための鋼管内補修作業装置に関する。

送電用鋼管鉄塔などのような鋼管構造物に用いられる鋼管は、通常、溶融亜鉛ドブ漬けメッキ法を用いて鋼管の内外面をメッキすることによりその耐久性を維持されている。しかしながら、自然環境負荷や人為的工作などのような経年変化により亜鉛メッキ層に損傷が生じてしまったり、亜鉛メッキ層が浸食されて錆が発生してしまったりすることを完全に防止することは不可能とも言え、少なくとも定期的に点検補修作業を行うことが求められている。点検補修作業時、鋼管外面については、直接目視できるため、錆発生などの要補修箇所を比較的容易に発見して対処することができる。これに対し、鋼管内面の変化については、直視できないため、例えば、特許文献１に示されるような装置を鋼管内に挿入して錆などの要補修箇所を確認し、特許文献２〜５に示されるような装置を用いて要補修箇所の補修を行う方法が取られていた。

しかしながら、この方法は、要補修箇所の補修を確実に遂行できるものではあるが、要補修箇所の確認作業に時間を要することや、当該箇所に補修用工具を確実に位置させねばならないことなどの煩雑さを有するものであり、点検補修作業のコストを高騰させる要因となっていた。

特開２００５−０９０１７３号公報 特開２０１０−０４６７３７号公報 特開２０１０−０８９２３２号公報 特開２００４−２８６１１４号公報 特開２００４−０１１０１３号公報

本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、鋼管の内面を広範囲にわたって短時間で効率良く補修作業を行うことにより、要補修箇所の補修モレを防止すると共に、点検補修作業のコストを低減できる鋼管内補修作業装置を提供しようとするものである。

本考案による鋼管内補修作業装置は、鋼管鉄塔等のような鋼管構造物の鋼管上端から鋼管内部に吊り下げて移動させ、鋼管内面に所要の補修作業を行うための鋼管内補修作業装置である。この鋼管内補修作業装置は、鋼管内補修作業装置を鋼管内で固定するための少なくとも１組の開閉脚自在な支持アームを備えた支持本体部と、この支持本体部に設けられた旋回モータにより鋼管内周縁に沿って回転される旋回作業部とから構成される。旋回作業部は、所望の補修作業を行う作業ノズルと、該作業ノズルをその先端に保持する作業アームと、この作業アームを作業アーム駆動モータによって開閉脚する作業アーム駆動機構とを備える。

本考案による鋼管内補修作業装置はまた、作業ノズルに所要の補修作業材を供給するためのホースが支持本体部と旋回作業部とにそれぞれ固定され、そして、この２つの固定位置間におけるホースの長さを、２つの固定位置が装置の軸方向に合致した位置から旋回作業部を半回転させるのに適合できるだけの長さにしてもよい。

所要の補修作業が鋼管内面の研削であるとき、作業ノズルは外部に配置されたブラスト用研掃材供給源にホースを介して接続されるブラスト噴出用ノズルであり、補修作業が鋼管内面への保護被膜の付着であるとき、作業ノズルは外部に配置された皮膜材料供給源にホースを介して接続される塗布用ノズルであり、そして、補修作業が鋼管内に溜まった不要物の除去であるとき、作業ノズルは外部に配置された負圧空気供給源にホースを介して接続される吸引用ノズルであるようにも構成できる。

また、本考案の鋼管内補修作業装置は、前記の作業アームを、作業アーム駆動機構により開閉脚される４本の作業アームにより構成し、４本の作業アームのうちの１本の作業アームの伸延端に作業ノズルを取り付け、作業ノズルを取り付けられた作業アームに対向する位置にある作業アームの伸延端に、作業ノズルによる補修作業状況を撮影するためのカメラを取り付け、そして、残り２本の作業アームの伸延端に、作業ノズルによる補修作業位置を照明するためのライトを取り付けるように構成することもできる。この作業アームの伸延端に取り付けられる作業ノズルは、作業ノズルから吐出される補修材の方向が、その作業アームの伸延方向に対して所定角度だけ開脚方向外方へ指向するように設けることもできる。

本考案の鋼管内補修作業装置は、鋼管上端から鋼管内部に吊り下げられ、所要の補修作業を行うべき位置へ移動された後、支持本体部の支持アームを開脚して鋼管内に固定させることにより、支持本体部の旋回モータの回転中心軸と鋼管の中心軸とを合致させた状態で保持される。次いで、作業ノズルが鋼管の内周壁に近接するように旋回作業部の作業アームを開脚した後、作業ノズルから所定の補修作業材を放出させながら（或いは、鋼管内に溜まった削り屑やブラスト用研掃材等を吸引させながら）、旋回モータによって旋回作業部を回転させると共に、鋼管内で本装置を昇降させることにより、鋼管内周壁に所望の補修作業を行うことができる。

鋼管内補修作業装置を鋼管内部に吊り下げるとき、作業ノズルに補修作業材を供給するためのホースは、旋回モータにより旋回作業部を一方向へ回転させることによって鋼管内補修作業装置の外周面上に完全に巻きつけられる。この状態は、実質的に、鋼管内補修作業装置と一体化された輪郭形状となるため、相対的に剛性の高いホースが外方へ突出して鋼管内部での鋼管内補修作業装置の移動を阻害されるのを回避できる。

補修作業は、旋回作業部を前記方向と逆の方向へ１回転させ、次いで、また逆の方向へ１回転させることを繰り返すことにより行われるが、最初の半回転分の回転中、ホースは鋼管内補修作業装置から解かれ、次の半回転分の回転中は、鋼管内補修作業装置の外周上に逆巻きに巻きつけられる。このため、鋼管内補修作業装置から遊離状態となるホースの最大長さが旋回作業部の半回転分の長さであることを意味しており、遊離状態となったホースが鋼管内壁等に衝突して旋回作業部の回転動作を阻害する虞を回避できる。

作業ノズルによる補修作業は、ライトで照明され、作業ノズルから最も離れた位置に位置するカメラによって撮影するため、作業ノズルから吐出される補修材或いは作業ノズルに吸引される不要物によって邪魔されることなく、その作業が適切に行われているかを常時確認することができる。また、作業ノズルから吐出される補修材の方向を、作業アームの伸延方向に対して所定角度だけ開脚方向外方へ指向させていることにより、鋼管内面に対してより直角に近い角度で補修材を吐出させることができ、より効率的に補修作業を行うことができる。

本考案の実施例による鋼管内補修作業装置を示す全体図である。 図１に示す鋼管内補修作業装置の支持本体部を示す部分図である。 図１に示す鋼管内補修作業装置の旋回作業部を示す部分図である。 図１に示す鋼管内補修作業装置におけるホースの動きを説明するための模式的図で、（Ａ）は補修作業のための回転運動の開始（または終了）位置、（Ｂ）は旋回作業部が半回転回転した位置、（Ｃ）は終了（または開始）位置におけるホースの状態をそれぞれ示す図である。

本考案の実施例による鋼管内補修作業装置１は、図１に示すように、鋼管鉄塔等のような鋼管構造物の鋼管Ｐの内部に鋼管内補修作業装置１を吊り下げて移動させるためのワイヤＷにその一端を連結される支持本体部２と、支持本体部２の他端（すなわち、吊下げ方向下方端）に連結される旋回作業部３とから構成される。図中、参照符号Ｃで示すものは、吊下げ移動時や補修作業時に鋼管内部や作業状態を観察するためのカメラであり、参照符号Ｌ（図３参照）で示すものは、カメラＣでの撮影に必要な光量を提供するためのＬＥＤである。

支持本体部２は、鋼管Ｐ内で鋼管内補修作業装置１を固定するための少なくとも１組（図示の場合、２組）の開閉脚自在な支持アーム４と、支持本体部２に連結された旋回作業部３を可逆回転するための旋回モータ５とを備えている。支持アーム４は、鋼管内補修作業装置１の固定時にその軸心方向を鋼管Ｐの軸心方向に合致させるという観点から、鋼管内補修作業装置１の軸心から放射方向へ均等な間隔で少なくとも３本配置される。旋回モータ５は旋回作業部３を鋼管内補修作業装置１の軸心の周りで可逆回転させる。

支持アーム４は、図２により詳細に示すように、支持アーム駆動機構６を介して支持アーム駆動モータ７により開閉脚される。この支持アームを開閉脚するための支持アーム駆動機構６については、本出願人が特開２００８‐１００１３９号で提案したアーム駆動機構を適用することができる。

このアーム駆動機構について概説すると、支持アーム駆動モータ７が作動すると支持アーム駆動モータ７の出力軸に連結されたボルト６０が回転し、ボルト６０に螺合されたナット６１がボルト６０上を直線的に移動する。ナット６１にはラック６２が結合されており、ナット６１の移動に伴ってラック６２に噛合されたピニオン６３が回転し、それにより、支持アーム４が開閉脚される。ナット６１とラック６２の間には、支持アーム４を開脚する方向へラック６２を弾性的に前進させるための圧縮バネ６４が設けられている。この圧縮バネ６４は、例えば、鋼管内補修作業装置１の鋼管Ｐからの取出し時に支持アーム４を閉脚し忘れているような場合、下方側の相対的に大きな内径の鋼管Ｐから上方側の相対的に小さな内径の鋼管Ｐへ移動する際に、鋼管内壁等によって閉脚する方向の力が支持アーム４に加えられると、ラック６２が圧縮バネ６４の発条力に抗して移動することにより支持アーム４の閉脚を可能にし、それにより、支持アーム４が破損されてしまうのを回避している。

旋回作業部３は、図３に示すように、作業アーム８と、作業アーム８の先端に保持された作業ノズル９と、作業アーム駆動機構１０を介して作業アーム８を開閉脚する作業アーム駆動モータ１１とを備えている。作業アーム駆動機構１０は、基本的に支持アーム駆動機構６と同様な構造を有しており、作業アーム駆動モータ１１の回転出力軸１１１に結合されたボルト１００と、ボルト１００に螺合されてボルト１００に沿って直線的に移動するナット１０１と、ナット１０１に連結されたラック１０２と、ラック１０２に噛合されたピニオン１０３とから構成される。ピニオン１０３には作業アーム８の基部側端部が結合されており、ナット１０１とラック１０２の間には、作業アーム８を開脚する方向へラック１０２を弾性的に前進させるための圧縮バネ１０４が設けられている。作業アーム駆動機構１０の圧縮バネ１０４は、支持アーム駆動機構６における圧縮バネ６４が支持アーム４の破損を目的として設けられるのに対し、後述するように、補修作業時に鋼管Ｐの中心軸と作業アーム８の回転中心軸との間のズレを補完することにより、より均等な補修作業を行うことを目的として設けられている。

作業ノズル９は、作業アーム８を開脚させて補修作業を行うとき、その噴出口９ａから吐出される補修作業材の方向が、鋼管Ｐの内壁面に対してより垂直な方向となるように、作業アーム８の伸延方向に対して角度αを有する。この角度αは必ず有していなければならないものではなく、補修作業材の吐出方向が作業アーム８の伸延方向と同一の方向であっても補修作業を行うことができる。

また、吊下げ移動時や補修作業時に鋼管内部や作業状態を観察するために、カメラＣ並びにカメラＣの撮影箇所を照らすためのライトＬが設けられる。しかしながら、作業ノズル９から吐出された補修材や切削物等の飛散物によって撮影が妨げられがちとなるため、本実施例では、４本の開閉脚自在な作業アーム８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが用意され、これら４本の作業アームのうちの１本の作業アーム８ａに作業ノズル９を装着し、作業アーム８ａに対して対角線上に位置する、すなわち、最も離れた位置にある作業アーム８ｂにカメラＣを装着し、そして作業アーム８ａの両隣りに位置する作業アーム８ｃ、８ｄにライトＬをそれぞれ装着するか、あるいは、作業アーム８ｂにカメラＣおよびライトＬを一緒に装着する。

作業ノズル９に補修作業材を供給するためのホース１２は、図４に示すように、固定具１２１および１２２により支持本体部２および旋回作業部３にそれぞれ固定される。固定具１２１および１２２間におけるホース１２の長さは、旋回作業部３が半回転するのに対応できるだけの長さである。ホース１２は、鋼管Ｐ内に挿入される際、鋼管内補修作業装置１の周りにいずれか一方向へ巻き付けられている（図４の（Ａ）参照）。ホース１２を解く方向へ旋回作業部３を回転させると、ホース１２は半回転されたところで最も固定具１２１および１２２間で外方へ張り出し（図４の（Ｂ）参照）、次いで、鋼管内補修作業装置１の周りにホース１２が逆向きに巻き付けられ（図４の（Ｃ）参照）、これにより、旋回作業部３が１回転する。ここにおいて、旋回作業部３の半回転および１回転の用語は、厳密な意味での１８０度の回転や３６０度の回転を意味するものではなく、後述する１回の作業ノズル９の回転によって所要の補修作業を行うのに必要な回転量を意味する。

上述の如く構成される本考案の鋼管内補修作業装置１は、鋼管Ｐの上端より吊下げられて所要の位置まで下降され、支持アーム駆動モータ７を駆動して支持アーム４を開脚することにより、旋回作業部３の回転中心軸が鋼管Ｐの中心軸と合致するように鋼管内に保持される。次いで、作業アーム駆動モータ１１を駆動し、作業ノズル９が鋼管Ｐの内周壁に近接するまで作業アーム８を開脚させる。ホース１２を介して作業ノズル９へ補修作業材を供給して鋼管Ｐ内の補修作業を開始する共に、旋回モータ５を駆動して旋回作業部３を１回転させることにより、鋼管Ｐ内の補修作業が遂行される。

この旋回作業部３の回転中におけるホース１２の外方への張り出しは、旋回作業部３の半回転分に対応する長さであり、張り出したホースが他の部分や鋼管内壁に不用意に接触して旋回作業部３の回転を阻害する虞を回避している。また、半回転分張り出したホースが旋回作業部３に逆向きに巻き付けられたときが１回転であるため、ホースの張り出しを気にすることなしに鋼管内補修作業装置１を移動させることができる。

ここにおいて、上述したように、鋼管内補修作業装置１は、理論的には、旋回作業部３の回転中心軸が鋼管Ｐの中心軸と合致するように保持されるのであるが、実際には、ミリメートル単位での位置的ズレや数度の角度的ズレを有することなしに鋼管内補修作業装置１を固定させることは至難である。このような位置的ズレや角度的ズレが旋回作業部３の回転中心軸と鋼管Ｐの中心軸の間に生じている場合、作業ノズル９が鋼管Ｐの内周壁によって回転を阻止されて補修作業が行えなかったり、回転する作業ノズル９の描く円が鋼管Ｐの内周壁から大きく離間して均等な補修作業を行えなかったりする。このような現象が生起されるのを回避するために、本考案の鋼管内補修作業装置１は、作業ノズル９のガイドローラ９０が鋼管Ｐの内周壁に当接するまで作業アーム８を開脚したのち、作業アーム駆動機構１０の圧縮バネ１０４が適当に圧縮されるまで作業アーム駆動モータ１１を作動させる。圧縮バネ１０４が適当に（完全にではない。）圧縮されていることにより、作業アーム８は開脚する方向へ移動する傾向を有する一方、更に閉脚する方向の力が加えられたときは圧縮バネ１０４を更に圧縮することで閉脚させることができる。これにより、旋回作業部３の回転中心軸と鋼管Ｐの中心軸とが合致していない場合であっても、作業ノズル９を鋼管Ｐの内周壁に常に近接させた状態で作業アーム８が回転されるため、可能な限り均等な補修作業が行えることになる。

本考案における鋼管内周壁の補修作業の実際としては、鋼管内周壁の壁面を研削するためのブラスト研削作業、鋼管内周壁の壁面に保護被膜を設けるための塗布作業、鋼管内の研削屑やブラスト用研掃材等を取り除くための除去作業等に適用することができる。所要の補修作業が鋼管内面の研削である場合、作業ノズル９は外部に配置されたブラスト用研掃材供給源（図示なし）にホース１２を介して接続されるブラスト噴出用ノズルであり、補修作業が鋼管内面への保護被膜の付着である場合、作業ノズル９は外部に配置された皮膜材料供給源（図示なし）にホース１２を介して接続される塗布用ノズルであり、そして補修作業が鋼管内に溜まった不要物の除去である場合、作業ノズル９は外部に配置された負圧空気供給源（図示なし）にホース１２を介して接続される吸引用ノズルである。

１ 鋼管内補修作業装置 ２ 支持本体部
３ 旋回作業部 ４ 支持アーム
５ 旋回モータ ６ 支持アーム駆動機構
７ 支持アーム駆動モータ
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 作業アーム
９ 作業ノズル ９ａ 吐出口
１０ 作業アーム駆動機構
１１ 作業アーム駆動モータ １２ ホース
６０ ボルト ６１ ナット
６２ ラック ６３ ピニオン
６４ 圧縮バネ
１００ ボルト １０１ ナット
１０２ ラック １０３ ピニオン
１０４ 圧縮バネ
１１１ モータ出力軸
１２１，１２２ 固定具
Ｃ カメラ Ｌ ライト
Ｐ 鋼管 Ｗ ワイヤ

Claims (7)

1. 鋼管鉄塔等のような鋼管構造物の鋼管上端から鋼管内部に吊り下げて移動させ、鋼管内面に所要の補修作業を行うための鋼管内補修作業装置であって、鋼管内補修作業装置を鋼管内で固定するための少なくとも１組の開閉脚自在な支持アームを備えた支持本体部と、この支持本体部に設けられた旋回モータにより鋼管内周縁に沿って回転される旋回作業部とを含み、前記旋回作業部は、所望の補修作業を行う作業ノズルと、該作業ノズルをその先端に保持する作業アームと、この作業アームを作業アーム駆動モータによって開閉脚する作業アーム駆動機構とを含む、鋼管内補修作業装置。
2. 前記作業ノズルに所要の補修作業材を供給するためのホースは支持本体部と旋回作業部とにそれぞれ固定され、この２つの固定位置間におけるホースの長さは２つの固定位置が装置の軸方向に合致した位置から旋回作業部を半回転させるのに適合できるだけの長さである、請求項１に記載の鋼管内補修作業装置。
3. 前記作業ノズルは外部に配置されたブラスト用研掃材供給源にホースを介して接続されるブラスト噴出用ノズルである、請求項１または２に記載の鋼管内補修作業装置。
4. 前記作業ノズルは外部に配置された皮膜材料供給源にホースを介して接続される塗布用ノズルである、請求項１または２に記載の鋼管内補修作業装置。
5. 前記作業ノズルは外部に配置された負圧空気供給源にホースを介して接続される吸引用ノズルである、請求項１または２に記載の鋼管内補修作業装置。
6. 前記作業アームは作業アーム駆動機構により開閉脚される４本の作業アームからなり、作業ノズルは４本の作業アームのうちの１本の作業アームの伸延端に取り付けられ、作業ノズルを取り付けられた作業アームに対向する位置にある作業アームの伸延端に作業ノズルによる補修作業状況を撮影するためのカメラが取り付けられ、残り２本の作業アームの伸延端に作業ノズルによる補修作業位置を照明するためのライトが取り付けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の鋼管内補修作業装置。
7. 前記作業ノズルの補修材吐出方向は作業アームの伸延方向に対して開脚方向外方へ指向するように設けられる、請求項１〜４および６のいずれか一項に記載の鋼管内補修作業装置。