JP3639068B2 - 管内面加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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
2. 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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