JP3639068B2 - 管内面加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、管、特にガス導管、水道管、下水道管、電力線や通信線などの敷設管路などの、主として地中に埋設された管路に対し、その管の段差部や曲がり部などに生じているエッヂを削ったり、管の内径を拡大するために内面を切削したり管の内面に研磨処理を施したりする場合に、管内面に対してこれらの加工を施すための装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来管の内面に切削、研削などの加工を施す装置としては、特開平2−296096号公報に記載されたものが知られている。このものは管の内面に切削や研削を施すためのヘッドを備え、装置を管の軸方向に移動させながら、前記ヘッドで管の内面を加工するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記装置は、装置が直管内を進行するものであるため、直管の内面を加工するには適しているが、管の曲り部などにおいて、管内面に立ったエッヂを削り取ることが困難であり、強いてエッヂを削ってもその削り取った跡に新たなエッヂが生じることとなる。
【0004】
また管内面を研削する場合においても、管に曲り部がある場合には、当該曲り部の後方に位置する装置の研削ヘッドはその装置と共に前後に移動するので、その研削ヘッドで曲り部の先方を研削することはできない。
【0005】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、管に曲り部がある場合においても、かかる曲り部を直管部と同程度にスムーズに加工することのできる装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
而して本発明は、管内に挿入されて管内面に切削などの加工をする装置であって、管内面に所望の加工を施す加工ビットを備えた加工ユニットと、当該加工ユニットの前後にそれぞれ自在継ぎ手を介して連結され、その外周に出没して管のほゞ中心軸位置に支持する支持手段を備えた支持ユニットと、これらの各ユニットのいずれかの位置に自在継ぎ手を介して連結され、その外周に出没して管の内面に沿って移動する走行手段を備えた走行ユニットとを有し、前記加工ビットは加工ユニットに対して管内面に離接可能に設けられており、前記支持ユニットは管に支持した状態において管の軸方向に移動可能であると共に、少なくともいずれか一方の支持ユニットには前記加工ユニットを管の周方向に回動せしめる回動手段が設けられていることを特徴とするものである。
【0007】
またこの装置においては、全ユニットの前端及び後端にテンション手段が結合されていることが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を、図面に基いて説明する。図1は本発明の管内面加工装置1を示すものであって、前部支持ユニット2、加工ユニット3、後部支持ユニット4及び走行ユニット5が、順次自在継ぎ手6により屈折可能に連結されており、管7内に挿入されている。
【0009】
前部支持ユニット2の前端にはテンション手段としての牽引ワイヤー8が結合されており、また走行ユニット5の後端には電源ケーブル9が結合されており、これもテンション手段として作用する。
【0010】
図2は本発明における加工ユニット3を示すものであって、フレーム10の前後両端にはそれぞれ自在継ぎ手6を介して、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4が結合されている。
【0011】
11は加工ビットであって、ビットモーター12により回転駆動されるようになっており、ビットモーター12の尾部はピン13により前記フレーム10に対して回動自在に軸支されており、加工ビット11が図中上下に揺動して管7の内面に離接し得るようになっている。図面の加工ビット11は管7の内面を切削するものであるが、管7内面に対して研磨又は研削など他の加工をするビットであっても差し支えない。
【0012】
14は揺動モーターであって、その回転軸15がねじ杆を形成し、該回転軸15に螺合されたナット16にアーム17を介して前記ビットモーター12が結合されている。揺動モーター14を駆動して回転軸15を回転させることにより、ナット16が前後に移動し、アーム17を介してビットモーター12をピン13を軸として揺動せしめるようになっている。
【0013】
また18はポテンショメーターであって、揺動モーター14における回転軸15の回転を歯車列19を介して検知し、当該回転軸15の回転量から加工ビット11の揺動位置を検知するようになっている。
【0014】
20はテレビカメラであって、加工ビット11による管7内面の加工状況を観察しながら、加工ビット11の位置を調節するようになっている。またワイパーモーター21で駆動されるワイパー22により、テレビカメラ20のレンズを加工により生じた加工屑から保護するようになっている。また23は、加工ユニット3の機構を覆うカバーである。
【0015】
図3は前部支持ユニット2を示すものであって、その本体24は前部フレーム25と後部フレーム26とを、筒体27及びロッド28で一体に連結して形成している。
【0016】
29は前部支持ユニット2の中心軸に沿って前部フレーム25と後部フレーム26との間に架設されたねじ杆であって、モーター30により歯車31,32を介して回転駆動され、当該ねじ杆29の回転によりそれに螺合されたナット33がねじ杆29に沿って移動するようになっている。
【0017】
34は支持手段であって、その端末を後部フレーム26及びナット33に回動自在に軸支された一対のリンクアーム35,36と、各リンクアーム35,36の先端に回転自在に取り付けられた転輪37,38とよりなり、ナット33の移動に伴って筒体27から出没するようになっている。
【0018】
そしてこの支持手段34は前部支持ユニット2の周方向に等間隔で複数設けられ、これらが互いに連動して突出し、管7の内面に押し付けられることにより、前部支持ユニット2が管7の中心軸に沿って支持され、且つ転輪37,38により管7に沿って移動可能となる。
【0019】
またこの前部支持ユニット2は、前端部にテレビカメラ39が取り付けられ、当該テレビカメラ39により前方の管7の内面の状態を観察しながら、牽引ワイヤー8で牽引移動するようになっている。
【0020】
また前部支持ユニット2の後部においては、後部フレーム26に止着された軸受40に回転軸41が回転自在に軸支されており、当該回転軸41に前記加工ユニット3の前部と連結する自在継ぎ手6が取り付けられ、前部支持ユニット2と加工ユニット3とは互いに回転自在となっている。また42は、モーター30及びテレビカメラ39に電気的に接続するスリップリングである。
【0021】
次に図4は後部支持ユニット4を示すものである。この後部支持ユニット4においては、本体43の後半部には前部フレーム44と後部フレーム45とが形成され、その前部フレーム44と後部フレーム45との間には支持手段34が設けられている。支持手段34の構造及びその作動は前部支持ユニット2と全く同様であり、図面において同一の符号を付した。
【0022】
また本体43の前半部にはケーシング46が形成されており、当該ケーシング46の前端は軸受47を形成している。そしてその軸受47に回転軸48が回転自在に軸支されており、当該回転軸48に前記加工ユニット3の後部と連結する自在継ぎ手6が取り付けられ、後部支持ユニット4と加工ユニット3とが互いに回転自在となっている。
【0023】
そして回転軸48は歯車49,50を介して回動部材としてのパンモーター51により駆動されるようになっており、当該パンモーター51によって加工ユニット3を後部支持ユニット4に対して回転させるようになっている。
【0024】
なお前記前部支持ユニット2における回転軸41は軸受40に対して単純に回転自在に支持されているので、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4をそれぞれ支持手段34により管7内面に支持した状態でパンモーター51を作動させることにより、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4は回転することなく、加工ユニット3のみを回転させることができる。
【0025】
また52は、後部支持ユニット4と加工ユニット3及び前部支持ユニット2とを電気的に接続するスリップリングである。
【0026】
次に図5乃至図8は走行ユニット5を示すものである。走行ユニット5の本体53は、前板54と後板55と仕切り板56とをロッド57,58で連結し、その外周をカバー59で覆ったものであって、図面の例においては三本のロッド57は仕切り板56を貫通して前板54と後板55とを連結し、三本のロッド58が後板55と仕切り板56とを連結している。
【0027】
仕切り板56にはその中心から放射状に三つの切り込み60が形成されており、その仕切り板56の後面には前記切り込み60を挟んでそれぞれ一対の支持板61が固着されている。
【0028】
62は、仕切り板56の後部に配置された走行モーターであって、その回転軸63が仕切り板56を貫通しており、傘歯車64,65を介して、仕切り板56の前部において回転自在に支持された駆動軸66に動力を伝達するようになっている。そしてその駆動軸66には、前記切り込み60に対向する位置に駆動プーリー67が取り付けられている。そしてこの駆動プーリー67及びその駆動機構は、三組設けられている。
【0029】
68は後板55の後部に取り付けられたテンションモーターであって、その回転軸69はねじ杆であり、後板55を貫通してナット70が螺合されている。ナット70は前記回転軸69に螺合したナット本体71と、当該ナット本体71に摺動自在に嵌合された摺動体72とよりなり、そのナット本体71と摺動体72との間にはばね73が介装されている。
【0030】
74は走行部材であって、前記切り込み60の位置に三つ設けられている。各走行部材74において、75及び76はリンクアームであって、その基端は前記支持板61に回動自在に軸支されており、その先端はリンク77で連結されている。そして一方のリンクアーム76と前記ナット70の摺動体72とがアーム78で連結されており、回転軸69が回転してナット70が前後に移動することにより、リンクアーム75,76が回動してリンク77が本体53から外方に出没するようになっている。
【0031】
そしてリンクアーム75,76の先端にはそれぞれプーリーシャフト79,80の中央部が回動自在に軸支されており、そのプーリーシャフト79,80の両端にはそれぞれ可動プーリー81が回転自在に取り付けられている。
【0032】
82は柔軟な丸ベルトであって、前記駆動プーリー67、可動プーリー81及び、支持板61に回転自在に軸支された補助プーリー83,84に掛け渡され、テンションプーリー85でテンションが掛けられている。
【0033】
本体53の後部に設けられた連結フレーム86の後端には、自在継ぎ手6を介してコネクター87が結合されており、さらにその後方には電源ケーブル9が延びており、この電源ケーブル9は管内面加工装置1に対して後方にテンションを作用させるテンション部材としても作用する。
【0034】
【作用】
以下前記形態に基づいて本発明の作用を説明する。本発明の管内面加工装置1は、常時は図面において実線で示すように、加工ユニット3においては、ナット16が回転軸15に沿って前方に移動して、アーム17の作用で加工ビット11が図2中下方に揺動してカバー23内に収容されており、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4においては、それぞれナット33がねじ杆29の前方及び後方に移動して、支持手段34が筒体27内に収容されており、また走行ユニット5においても、ナット70が後方に移動して走行部材74がカバー59内に収容されている。
【0035】
すなわち常時においては、前部支持ユニット2、加工ユニット3、後部支持ユニット4及び走行ユニット5はいずれも外観上単純な筒状をなしており、それらが自在継ぎ手6で互いに屈折可能に連結されている。
【0036】
そして前部支持ユニット2の前端に結合された牽引ワイヤー8で牽引して、管内面加工装置1を管7内に進行させる。このときテレビカメラ39で前方の管7内面を観察し、加工すべき位置を探索しながら進行させる。
【0037】
管7の内面に段差や緩い屈曲があるときには、各ユニット2,3,4,5が自在継ぎ手6において屈折することにより、段差を乗り越え、屈曲に沿って曲がりつつ進行することができる。
【0038】
而してテレビカメラ39で管7内面に切削などの加工を施すべき箇所が発見されたならば、当該加工箇所に加工ユニット3をほゞ一致させて、管内面加工装置1の進行を停止させる。
【0039】
このとき、加工箇所がテレビカメラ39の視界から外れた後は、加工箇所を視認することはできないが、管7内面の加工箇所と加工ビット11とが厳密に一致する必要はなく、概ね加工ユニット3が加工箇所に位置するよう、概略の距離だけ管内面加工装置1を移動させればよい。
【0040】
然る後、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4を管7内面に支持する。すなわちモーター30を作動させて、歯車31,32を介してねじ杆29を回転させ、ナット33をねじ杆29に沿って前部支持ユニット2においては後方へ、後部支持ユニット4においては前方にそれぞれ移動させ、図3,4に鎖線で示すように支持手段34を筒体27から外方に突出させ、転輪37,38を管7の内面に圧接させる。
【0041】
支持手段34は、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4の周方向に三組設けられているので、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4はこれらの支持手段34により管7の内面に支持されて、管7の中心軸に沿った位置に支持される。
【0042】
また前記加工ユニット3は、その前後を自在継ぎ手6を介して前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4に連結されているので、前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4に伴われて加工ユニット3も管7の下部から持ち上げられ、管7の中心軸に沿って配置される。
【0043】
さらに走行ユニット5は、テンションモーター68を作動させて回転軸69を回転させ、ナット70を回転軸69に沿って前方に移動させ、アーム78を介して図5に鎖線で示すようにリンクアーム75,76を回動起立させ、プーリーシャフト79,80をカバー59から突出させて、可動プーリー81に掛け廻された部分の丸ベルト82を管7内面に圧接する。
【0044】
走行部材74は図8に示すように走行ユニット5の周方向に三組設けられているので、これらが突出することにより走行ユニット5は管7の中心軸に沿って支持されると共に、プーリーシャフト79,80、テンションプーリー85及びばね73の作用により、管7内面に多少の凹凸があっても、丸ベルト82は管7内面に確実に圧接される。
【0045】
この状態で加工ユニット3に搭載されたテレビカメラ20により、管7の内面の加工箇所を探索する。管7の周方向には、後部支持ユニット4のパンモーター51を作動させて歯車49,50を介して回転軸48を回転させることにより、当該回転軸48及び前部支持ユニット2の回転軸41を軸として加工ユニット3を周方向に回転させて探索する。
【0046】
また管7の軸方向には、走行ユニット5の走行部材74で管内面加工装置1を管7の軸方向に移動させることにより探索する。すなわち、走行モーター62を作動させて傘歯車64,65を介して駆動軸66に結合された駆動プーリー67を回転させ、丸ベルト82を駆動して、走行ユニット5を管7内面に沿って移動させる。
【0047】
このとき前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4においては、支持手段34に転輪37,38が設けられているので、当該転輪37,38により前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4並びにこれらに支持された加工ユニット3も、走行ユニット5と共に移動することができ、管内面加工装置1全体を管7の軸方向に前後に移動させるのである。
【0048】
またこのとき、走行部材74のみによって管内面加工装置1全体を移動させてもよいが、特に牽引ワイヤー8に若干のテンションを作用させておくことにより、各ユニット2,3,4,5が自在継ぎ手6で屈折して方向が歪むのを防止し、スムーズに移動させることができる。
【0049】
そしてこのようにして管内面加工装置1を前後に移動させ、また加工ユニット3を回転させることにより、テレビカメラ20の視界内に管7内面の加工箇所を捕らえる。
【0050】
この状態でビットモーター12を作動させて加工ビット11を回転させながら、揺動モーター14を作動させて回転軸15を回転させ、ナット16を後方に移動させることにより、鎖線で示すようにアーム17を起立させてビットモーター12を押上げ、回転する加工ビット11を管7内面の加工箇所に押し付けて、切削、研磨、研削などの所望の加工を施す。
【0051】
このとき、ポテンショメーター18により回転軸15の回転量を測定し、その値から加工ビット11のカバー23からの突出量を知ることができ、その突出量とテレビカメラ20による観察とにより、加工ビット11と管7の加工箇所との正確な位置関係を知ることができる。
【0052】
加工ビット11と加工箇所との位置関係については、パンモーター51による加工ユニット3の回転及び、走行部材74による管内面加工装置1の前後の移動により、加工ビット11の位置を微調整する。またワイパーモーター21でワイパー22を作動させて、加工時の切削屑などからテレビカメラ20のレンズを保護し、鮮明な視界を保つ。
【0053】
さらに加工ビット11で管7内面を加工しながら、パンモーター51で加工ユニット3を回転させ、また走行部材74で管内面加工装置1を前後に移動させることにより、所望の範囲に亙って加工を施すことができ、また揺動モーター14で加工ビット11の突出量を調整することにより、加工の深さを調節することができる。
【0054】
当該加工箇所の加工が終了したならば、加工ビット11の回転を停止させ、揺動モーター14で回転軸15を回転させてナット16を前方に移動させ、ビットモーター12を回動させて加工ビット11及びビットモーター12をカバー23内に収容する。
【0055】
また前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4においても、モーター30を作動させてねじ杆29を回動させ、ナット33を先とは逆に移動させて、支持手段34を筒体27内に収容する。さらに走行ユニット5においてテンションモーター68により回転軸69を回転させてナット70を後方に移動させ、リンクアーム75,76を回動させて走行部材74をカバー59内に収容し、初期状態に復帰させる。
【0056】
そしてテレビカメラ39で管7内面を観察しながら、牽引ワイヤー8で牽引して管内面加工装置1を管7内を進行させ、さらに加工箇所があったならば再度前述のように作動させて所望の加工を施す。このようにして管内面加工装置1を管7の一端から他端まで進行させながら、当該管7内面の加工箇所に次々と加工を施すのである。
【0057】
【発明の効果】
本発明によれば、管内面加工装置1を管7内を進行させつつ、必要な加工箇所において前部支持ユニット2及び後部支持ユニット4で加工ユニット3を支持し、加工ユニット3に回転及び前後移動させつつ、加工ビット11で管7内面に切削、研削、研磨等の所望の加工を施すことができる。
【0058】
また本発明によれば、各ユニット2,3,4,5が自在継ぎ手6で屈折可能に連結されているので、管7の内面に段差や緩い屈曲があるときには、自在継ぎ手6で屈折することにより段差を乗り越え、屈曲に沿って曲がりつつ進行することができ段差や屈曲のある管7についても適用することができる。
【0059】
また管の曲り部などにおいて、管7の内面に立ったエッヂを削り取る場合においては、加工ユニット3はその曲り部の両側に位置するユニット2,4により支持されているので、加工ビット11をエッヂに押し付けて削り取ることができると共に、またその状態で走行部材74で管内面加工装置1を前後に移動させることにより、加工ビット11は突出したエッヂを斜めに削り取る方向に移動することとなり、新たなエッヂが生じることはない。
【0060】
また管内面を研削する場合においても、管に曲り部がある場合には、加工ユニット3が曲り部の両側に位置するユニット2,4で支持され、加工ビット11は曲り部に沿って移動することができるので、その加工ビット11で曲り部の前後に亙って研削することができる。
【0061】
従って本発明によれば、管に曲り部や段差がある場合においても、かかる部分を直管部と同程度にスムーズに加工することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の管内面加工装置を管に挿入した状態の中央縦断面図
【図2】 本発明における加工ユニットの中央縦断面図
【図3】 本発明における前部支持ユニットの中央縦断面図
【図4】 本発明における後部支持ユニットの中央縦断面図
【図5】 本発明における走行ユニットの中央縦断面図
【図6】 前記走行ユニットの後端部の中央縦断面図
【図7】 図5におけるVII−VII断面図
【図8】 図5におけるVIII−VIII断面図
【符号の説明】
1 管内面加工装置
2 前部支持ユニット
3 加工ユニット
4 後部支持ユニット
5 走行ユニット
6 自在継ぎ手
7 管
8 牽引ワイヤー(テンション手段)
9 電源ケーブル(テンション手段)
11 加工ビット
34 支持手段
51 パンモーター
74 走行部材
Claims (2)
- 管(7)内に挿入されて管(7)内面に切削などの加工をする装置であって、管(7)内面に所望の加工を施す加工ビット(11)を備えた加工ユニット(3)と、当該加工ユニット(3)の前後にそれぞれ自在継ぎ手(6)を介して連結され、その外周に出没して管(7)のほゞ中心軸位置に支持する支持手段(34)を備えた支持ユニット(2,4)と、これらの各ユニット(2,3,4)のいずれかの位置に自在継ぎ手(6)を介して連結され、その外周に出没して管(7)の内面に沿って移動する走行部材(74)を備えた走行ユニット(5)とを有し、前記加工ビット(11)は加工ユニット(3)に対して管(7)内面に離接可能に設けられており、前記支持ユニット(2,4)は管(7)に支持した状態において管(7)の軸方向に移動可能であると共に、少なくともいずれか一方の支持ユニット(4)には、前記加工ユニット(3)を管(7)の周方向に回動せしめる回動手段(51)が設けられていることを特徴とする、管内面加工装置
- 全ユニットの前端及び後端にはテンション手段(8,9)が結合されていることを特徴とする、請求項1に記載の管内面加工装置
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