JP4783101B2

JP4783101B2 - 配管内保全装置およびその方法

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Publication number: JP4783101B2
Application number: JP2005263743A
Authority: JP
Inventors: 賢祐丸山; 光一辻; 茂笠井; 栄治近藤; 稔船渡; 信一宮川; 良男濱本; 哲夫山本; 明岡田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: JP2007075832A

Description

本発明は配管用溶接装置や配管用非破壊検査装置などの施工手段を搭載し、施工対象となる配管内に挿入され、位置決め固定される配管内保全装置に関するもので、特に配管内において、配管との芯だしを行う位置決め装置を備えた配管内保全装置およびその方法に関する。

従来、ＰＷＲ原子炉プラント、或いは核融合炉内構造物のメンテナンスのように、放射線環境で人が近づくことができないような環境のもとで、これら原子炉構造物の補修溶接或いは配管内溶接部の点検、検査のような非破壊検査などの施工を遠隔操作で行う場合がある。

特に、上述のごとき環境下において、配管設備の外面からの溶接或いは非破壊検査が困難な場合には、その配管内に溶接装置または非破壊検査装置等の施工手段を搭載した配管内走行装置を挿入し、この配管内走行装置を配管内の所定の位置に移動させて位置決め固定し、その後、溶接、或いは非破壊検査などの施工を行うようにする場合がある。

この場合、施工手段を搭載した配管内走行装置と配管との芯だしを行って配管内の正確な位置に固定しないと、施工手段による正確な溶接、或いは非破壊検査作業が行えない。
配管内走行装置と配管との芯だしを正確に行うために従来種々の方法が考えられている。

その一例として、配管内で、配管内走行装置に設けられた複数本の固定用ロッドを放射状に均等に展開し、各ロッドの先端を配管内面に同時に突っ張らせ、その張り具合を調整することにより配管中心と配管内走行装置との芯を合わせ、この芯だし後、さらに配管内走行装置に搭載された施工手段の位置決めを行い、最終的に施工手段を配管内の施工部位に正確に位置決めする手段が一般的に行われている（例えば特許文献１参照）。

また、配管径の大きさから前記固定用ロッドを挿入するだけの配管内スペースが確保できない場合は、配管入口部など配管外であって、配管と同じ芯度、平行度、垂直度、位置度などの精度が出た部位を挿入位置決めのガイドとして配管内走行装置を配管内へ挿入するようにした例も考えられている（例えば特許文献２参照）。

さらに、配管内走行装置の挿入部位を複数個に分割し、それぞれ配管内壁と挿入部位の配管径方向の隙間を小さくし、概略、配管に対して芯を出した状態で、その分割された挿入部位間をリンクなどを使用して揺動可能に接続し、配管の曲がり部なども通過できるように構成した配管内走行装置の芯だし装置も考えられている（例えば特許文献３参照）。
特許第３３４５０５６号明細書特開２０００−８４６８５号公報特開平０９−８６４０４号公報

しかしながら、配管の口径が小さい場合には、上記の配管内で固定用ロッドを張る方式ではスペースが狭すぎて寸法的な制限から適用ができない場合がある。
また、配管が横向き配管である場合には、挿入部位自体の重量の影響で配管内走行装置にモーメント負荷がかかり、このモーメント負荷によって配管内走行装置が配管内で傾斜してしまい、固定用ロッドを突っ張らせても正確な芯だしができない場合がある。

また、配管内壁が真円でない場合には、固定用ロッドを突っ張らせても芯だしができない場合も考えられる。
これを防ぐ目的で特許文献２で示されているように、配管入口部など配管外の他の部位をガイドとしたり、対象配管と平行度が出されている穴に固定具を挿入して概略の芯だしをした状態で挿入操作をする場合がある。

しかし、ガイドとした部位、或いはガイドとした穴が必ずしも配管と芯が一致しているかどうかは定かではなく、芯がずれていた場合にはその得られる精度はおのずと限られてしまう。
また、芯だしのために他の部位をガイドとすることと前記芯出し用ロッドを併用した場合は両者の芯が一致していない場合は装置に無理な力が加わってしまい、配管内走行装置が損傷を受ける恐れがあるという問題点もあった。

さらに対象となる配管内壁に傷をつけないためには、配管内走行装置と配管内壁との接触をできる限り少なくする必要があるが、特許文献３に示したように配管内走行装置が配管内を走行するような構成は好ましくない。この場合、配管の奥まで装置を挿入する必要があり、装置と配管の芯を合わせることの必要性が高くなってしまう。

本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、配管内への挿入が容易で、配管との芯だしを容易に一致させることにより施工手段や点検手段を配管内壁に精度よく位置決めでき、正確な施工や点検を可能にする配管内保全装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明の配管内保全装置は、位置決め機構の先端部に取り付けられ配管内壁に対してレーザ照射を行うことにより補修作業を施工するレーザ照射ヘッドと、施工対象となる配管内に挿入可能なガイドパイプと、前記ガイドパイプを配管内の軸方向に移動させるガイドパイプ移動機構と、前記ガイドパイプ移動機構上を移動し、前記レーザ照射ヘッドを配管内壁に対して位置決めする位置決め機構とを非施工時に本体フレーム内に収容するように構成された配管内保全装置において、施工時に前記配管の入口部に加工されたベルマウスに密着して押し当てられるガイドピースを前記本体フレーム側に設け、前記ガイドパイプに配管内壁と接する位置決めガイドを設け、前記位置決め機構は前記レーザ照射ヘッドをガイドパイプの長手方向と周方向に移動可能とする移動手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、配管内への挿入が容易で、配管との芯だしを容易に一致させることにより施工手段や点検手段を配管内壁に精度よく位置決めでき、正確な施工や点検を可能にする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１および図２は本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置を示す図であり、特に図１は縦断側面図、図２は図１を矢印II方向に見た横断面図ある。

図１、図２において、１は各種プラントなどに横向き配置で設けられた配管、２は配管１の内壁に保全用のレーザ照射を施工する施工手段を備えた配管内検査保全装置の一例としての配管内壁レーザ照射装置である。

配管内壁レーザ照射装置２は、配管１の入口部１Ａ周縁に加工されたベルマウス１Ｂに対して外部から押し当てられて位置決めされ、固定される本体フレーム５と、非施工時は本体フレーム５内に収容され、施工時に本体フレーム５から繰り出して配管１の内壁に接する位置に位置決めガイドとしてのガイドそり６を配置するように設けた円弧状のガイドパイプ７と、本体フレーム５内部にガイドパイプ７を進退させ、ガイドパイプ直線移動機構８と、先端部にレーザ照射ヘッド４を取り付けると共に、このレーザ照射ヘッド４を配管１の内壁に対して位置決めするレーザ照射ヘッド位置決め機構９と、ガイドパイプ７に対してレーザ照射ヘッド位置決め機構９を移動させて配管１内にレーザ照射ヘッド４を挿入するレーザ照射ヘッド直線移動機構１０とから構成されている。

このように、配管内壁レーザ照射装置２は、配管１の入口部１Ａ周縁に加工されたベルマウス部１Ｂに対してベルマウス部１Ｂの曲面Ｒに密着するように加工されたガイドピース３を押し当てることにより配管１に位置決め固定され、配管１の内部にレーザ照射装置先端部に取り付けたレーザ照射ヘッド４を押し入れて位置決めすることによりレーザ照射の施工が可能な状態となる。

レーザ照射ヘッド４を配管１の内壁に対して位置決めするため、レーザ照射ヘッド位置決め機構９は、直線軸受１１と駆動用モータ（図示せず）により構成され、レーザ照射ヘッド４を配管１の半径方向に沿って移動させるヘッド径方向移動機構１２と、回転軸受（図示せず）で支持し、駆動用モータ１３の回転を、歯車１４を経由してレーザ照射ヘッド４に伝達するヘッド回転機構１５とにより構成されている。
これにより、レーザ照射ヘッド４は配管１の半径方向と周方向に移動可能となり、配管１の内壁に対して位置決めができ、配管１の内壁の正確な位置にレーザを照射することができる。

また、ガイドパイプ７が本体フレーム５内部から配管１内に繰り出し、位置決めガイドとしてのガイドそり６が配管１の内壁に接することにより、ヘッド回転機構１５の回転中心と配管１の中心が一致するようにガイドそり６の取付位置と寸法を調整しておけば、レーザ照射ヘッド４の先端部と配管１の内壁間の距離はヘッド回転機構１５が回転中も変化せず、レーザの焦点を内壁面に一致させて施工を確実に実施することができる。

一方、ガイドパイプ７には、内面に直線軸受１６とラック１７が設けられており、レーザ照射ヘッド位置決め機構９を取り付けたフレーム１８が、そのフレーム１８内に設けられた駆動用モータ（図示せず）の回転により、その駆動力がラック１７とかみ合った平歯車２５に伝達され、レーザ照射ヘッド位置決め機構９がガイドパイプ７上を配管１内に進退するごとき直線移動できるようになっている。

ガイドパイプ直線移動機構８は、本体フレーム５に取り付けられた直線軸受８３とガイドパイプ７に取り付けられたラック１９と駆動用モータ２０と平歯車２１とにより構成されており、本体フレーム５に対してガイドパイプ７が配管１内に進退可能になっている。

さらに、配管１の入口部１Ａに加工されたベルマウス部１Ｂに接するガイドピース３は、ガイドピースフレーム２６を介して本体フレーム５に対して四方からスプリング２２でフローティング支持されており、さらにガイドピース位置調整用シリンダ２３により、本体フレーム５に対して配管１との芯がずれる方向に移動可能な構成となっている。
なお、本体フレーム５には吊り耳２４が設けられており、図示しないクレーンまたはホイスト等の移動装置にワイヤ７４によって吊り下げられるようになっている。

次に本実施の形態による配管内検査保全装置の作用について説明する。
前記のように構成された本実施の形態による配管内検査保全装置において、図３に示すように、配管内壁レーザ照射装置２は本体フレーム５内にレーザ照射ヘッド４、ガイドパイプ７を収納した状態で配管１の入口部１Ａ付近に吊り降ろされる。

次に、配管１の入口部１Ａ周縁に加工されたベルマウス部１Ｂに本体フレーム５のガイドピース３を押し当てるように本体フレーム５の吊り下げ位置を調整するとガイドピース３はスプリング２２にてフローティング支持されているのでベルマウス部１Ｂの曲面Ｒ部に倣ってガイドピース３が配管１の径方向に移動してガイドピース３とベルマウス部１Ｂが密着して配管１とガイドピース３の芯が一致する。

この状態で図４に示すようにガイドピース位置調整用シリンダ２３のロッドを伸長させるとガイドピース３を取り付けているガイドピースフレーム２６に対して本体フレーム５は図示上方に持ち上げられ、これにより本体フレーム５の芯が意図的に配管１の芯より図示上方に持ち上げられた状態となる。

この状態で駆動用モータ２０を動作させ、平歯車２１を回転させてラック１９を図示左方向に押し出し、ガイドパイプ７を配管１内に挿入する。なお、ガイドパイプ７の挿入過程では、ガイドそり６は配管１の内壁から浮いた状態になっている。

この時、レーザ照射ヘッド４とレーザ照射ヘッド位置決め機構９は、ガイドパイプ７に取り付けられたラック１７と平歯車２５がかみ合ったまま停止しているのでガイドパイプ７の移動と共に本体フレーム５内を配管１側に移動する。

ガイドパイプ７を配管１内に所定位置まで挿入した後、図５に示すように本体フレーム５に設けたガイドピース位置調整用シリンダ２３のロッドを収縮させる。そうするとガイドピースフレーム２６に対して本体フレーム５は図示下方に押し下げることが可能となり、図示しない移動装置を下方に微小移動させることにより、本体フレーム５が微小移動し、その結果、ガイドパイプ７に取り付けられたガイドそり６が配管１の内壁に接するようになる。

もともとガイドそり６が配管１の内壁に接すればヘッド回転機構１５の回転中心と配管１の中心が一致するようになっているので、この動作により両者の芯を合わせることが可能となる。

この後、図６に示すようにフレーム１８内の駆動用モータ（図示せず）を動作させ、平歯車２５を回転させることにより、ラック１７上を移動させ、レーザ照射ヘッド４とレーザ照射ヘッド位置決め機構９がガイドパイプ７上を移動し、配管１内側に挿入されていく。

挿入動作完了後、ヘッド径方向移動機構１２を動作させて、レーザ照射ヘッド４先端を配管１内壁に接近させて、レーザ照射を開始し、施工を行う。
レーザ照射を実施しつつレーザ照射ヘッド４の配管１の軸方向動作と周方向動作を行うことにより、配管１内の内周面全面に対してレーザ照射の施工が可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、非施工時に本体フレーム５内に収容されている位置決めガイドとしてのガイドそり６を、施工時にガイドピース位置調整用シリンダ２３を動作させることにより、配管内壁レーザ照射装置２のレーザ照射ヘッド位置決め機構９を配管１内に挿入する際、配管１内壁に干渉しないようにすることができ、配管内壁レーザ照射装置２の挿入が完了した時点で再びガイドピース位置調整用シリンダ２３を動作させることにより、ガイドそり６を配管１内壁に接触させて、配管内壁レーザ照射装置２と配管１との芯だしができるため、ガイドパイプ７をはじめ、レーザ照射ヘッド４、レーザ照射ヘッド位置決め機構９など配管内壁レーザ照射装置２を配管１内に挿入する際に配管１内に突起部Ａや段つき部Ｂがあってもガイドそり６を所定の配管１の接地点に位置決めが可能となり、配管１内壁の状況によらず、配管内壁レーザ照射装置２の挿入動作が正確に且つ容易となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による配管内検査保全装置について、図７、図８を参照して説明する。
なお、以下の実施の形態の説明において、前記第１の実施の形態と同一部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本発明の第２の実施の形態による配管内検査保全装置は、前記第１の実施の形態で説明した配管内壁レーザ照射装置２の本体フレーム５外側に、それを覆うように外部フレーム２８を設けており、その外部フレーム２８の配管１側の先端部には、配管１と同芯で、配管１が取り付けられている壁面に突き出ている円筒突起部Ｃの外筒面に接するガイド２９と、前記円筒突起部Ｃを前記ガイドと共にクランプする爪３０と、爪３０の動作用シリンダ３１が設けられている。

前記ガイド２９と爪３０とにより円筒突起部Ｃをクランプすることにより配管１に対して配管内壁レーザ照射装置２全体を固定することができる。
また、前記ガイド２９と爪３０と円筒突起部Ｃとは、円筒突起部Ｃの上端にガイド２９を接触させ、爪３０でクランプすることにより円筒突起部Ｃと外部フレーム２８とが同芯となるように構成されている。

配管内壁レーザ照射装置２の先端部に取り付けられているガイドピース３が配管１のベルマウス部１Ｂに接した場合に、ガイドそり６によって得られたヘッド回転機構１５の回転中心と、円筒突起部Ｃと配管１との芯ズレの影響を無くするために直線ガイド３２とスプリング３３にて構成された芯ズレ吸収機構３４が外部フレーム２８と配管内壁レーザ照射装置２の本体フレーム５間に設けられている。

配管１が取り付けられているタンクなど、容器の配管１が取り付けられている壁面と対向する壁面Ｄに接触する接触パッド３５と、接触パッド３５を壁面Ｄに押し付けるパッド押付けシリンダ３６が外部フレーム２８の壁面Ｄ側の後方端部に設けられている。

接触パッド３５の接触部と円筒突起部Ｃの芯がずれていたり、壁面Ｄが傾斜していても対応できるように接触パッド３５とパッド押付けシリンダ３６との間には位置ずれ吸収機構３７が配置され、パッド押付けシリンダ３６にピン３８により接続されている。

ガイド２９と爪３０が取り付けられているガイドフレーム３９と外部フレーム２８との間には直線ガイド４０とスプリング４１が配置されており、ガイドフレーム３９は外部フレーム２８に対して配管１の軸方向に沿って移動が可能となっている。
本実施の形態においては吊り耳２４は外部フレーム２８に取り付けられている。

このように構成された本発明の第２の実施の形態による配管内検査保全装置おいて、図８に示したように配管内壁レーザ照射装置２を収納した外部フレーム２８を、クレーンの吊り上げ操作により、ガイド２９が配管１の取り付いている円筒突起部Ｃ上に乗るように据え付ける。

次に、パッド押付けシリンダ３６を伸長させてガイドフレーム３９を円筒突起部Ｃに押し付ける。
この動作を行うと、直線ガイド４０に沿ってスプリング４１が収縮して、ガイドフレーム３９と外部フレーム２８間の隙間が小さくなり、ガイドピース３が配管１のベルマウス部１Ｂに圧力を持って接触するようになる。

この時、ヘッド回転機構１５の回転中心であるベルマウス部１Ｂの芯と円筒突起部Ｃの芯ズレは外部フレーム２８と配管内壁レーザ照射装置２間に配置された芯ズレ吸収機構３４にて吸収される。

前記のような動作の際に、壁面Ｄと接した接触パッド３５は固定であるが、ベルマウス部１Ｂに倣うにあたり、外部フレーム２８は位置が動いてしまう。
その相対位置のずれを接触パッド３５とパッド押付けシリンダ３６の間に配置した位置ずれ吸収機構３７とピン３８にて吸収することができる。

パッド押付けシリンダ３６の伸長動作完了後、動作用シリンダ３１を伸長して爪３０により円筒突起Ｃをクランプすることにより、外部フレーム２８を固定することができる。
以上のように本実施の形態によれば、ガイド２９を円筒突起Ｃ上に乗せることを目標にクレーンの吊り上げ操作ができるため、配管内壁レーザ照射装置２を配管１に容易に据え付けることができる。

また、ガイド２９により、概略、配管１と配管内壁レーザ照射装置２の芯は一致しているため、ガイドピース３が配管１のベルマウス部１Ｂに挿入し易くなる。
さらに、パッド押付けシリンダ３６の押付け力でガイドピース３をベルマウス部１Ｂに押し付けることができるため、芯だしを確実に行うことができる。

また、ガイド２９が円筒突起Ｃに乗って自重を支持し、かつ、爪３０で円筒突起Ｃをクランプしていることと、パッド押付けシリンダ３６で容器内にて拡張し、装置自重を支持していることとで装置が容器内で保持され、落下することがない。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態による配管内検査保全装置について、図９乃至図１１を参照して説明する。
本発明の第３の実施の形態による配管内検査保全装置は、前記第２の実施の形態と同様に、配管１が取り付けられている壁面に突き出ている配管１と同芯の円筒突起部Ｃにガイド２９をのせ、爪３０を動作用シリンダ３１で動作させて円筒突起部Ｃをクランプし、配管内壁レーザ照射装置２を概略配管１に芯を合わせる。

配管１の入口部１Ａのベルマウス部１Ｂと接触する位置にガイドピース３が外周部からボールプランジャ４３にて支持され、円筒突起部Ｃと配管１の芯ずれが吸収できるようになっている。
ガイドピース３の内径側はテーパ状に加工されており、ガイドパイプ４４がガイドされており、ガイドパイプ４４が配管１内に挿入し易く構成されている。

ガイドパイプ４４の先端部にはガイドそり６がガイドそり６の下端と配管１の内壁が接触した時点でガイドパイプ４４と配管１の芯が一致するように位置を調整されて取り付けられている。

ガイドパイプ４４の内径側を滑るすべり軸受ブッシュ４５が取り付いた内側パイプ４６がガイドパイプ４４内に設けられており、その先端部にレーザ照射ヘッド４７が駆動用モータ４８にて動作する径方向移動機構４９を介して取り付けられている。

レーザ照射ヘッド４７の先端部には位置決め状況の観察手段としての照射状況を確認できるセンサ５０が取り付けられている。
ガイドパイプ４４と内側パイプ４６は駆動用モータ５１の回転を、平歯車機構５２にて伝達して一体となって配管１の周方向に回転することができる。

また、内側パイプ４６は駆動用モータ５３の回転をラック＆ピニオン機構５４により直進移動に転換して配管１の軸方向にガイドパイプ４４に対して移動可能な構成となっている。
ガイドパイプ４４を回転支持している軸受（図示せず）を内包している回転フレーム５５がジンバル機構５６を介して遊動可能に径方向移動フレーム５７に取り付けられている。

前述の径方向移動フレーム５７は本体フレーム５８に直線軸受５９を介して取り付けられており、駆動機構６０により配管１の軸方向にガイドパイプ４４を動作可能となっている。

回転フレーム５５にはワイヤ６１が連結されており、同ワイヤ６１はシーブ６２により下向きに向きを変換された後、カウンタウェイト６３に連結されており、回転フレーム５５、ガイドパイプ４４、内側パイプ４６などの自重を補間してジンバル機構５６が動作し易くなっている。

カウンタウェイト６３にはシリンダ６４が取り付けられており、シリンダ６４を伸縮させることにより、回転フレーム５５の上下位置を規定された位置に固定することができる。

図９に示すように円筒突起部Ｃにガイド２９、爪３０をクランプし、ガイドピース３を配管１のベルマウス部１Ｂに押し付けた状態で駆動機構６０を動作させて径方向移動フレーム５７を前進させ、ガイドピース３Ａを介して配管１とガイドパイプ４４の芯を一致させて、ガイドパイプ４４を配管１の中に挿入していく。
この際、シリンダ６４を伸長させ回転フレーム５５を自重で下方に若干移動させる。

これによりガイドピース３とガイドパイプ４４の接触点を支点とし、てこの原理でガイドパイプ４４先端に取り付けられたガイドそり６がガイドパイプ４４の内壁から持ち上がるようにし、ガイドパイプ４４が挿入し易くする。

ガイドパイプ４４の挿入が完了後、シリンダ６４を収縮させて回転フレーム５５を引き上げ、ガイドピース３とガイドパイプ４４の接触点を支点とし、ガイドパイプ４４先端に取り付けられたガイドそり６Ａがガイドパイプ４４の内壁に接触するようにする。

これによりガイドパイプ４４の先端部と配管１の芯が一致し、さらに配管１の入口部でガイドピース３とガイドパイプ４４が接触し、この部分での芯も一致するため、ガイドパイプ４４と配管１の芯が一致する。

この後、内側パイプ４６は駆動用モータ５３を動作させ、ラック＆ピニオン機構５４により配管１の軸方向にガイドパイプ４４に対して前進されて、レーザ照射ヘッド４７が配管１の所定の位置に位置決めされる。

そして駆動用モータ４８を動作させて径方向移動機構４９によりレーザ照射ヘッド４７を径方向に移動させて、レーザ照射ヘッド４７から照射されたレーザ光が配管１内壁面に集光されるようにする。

この時、センサ５０により、集光状況が確認でき、このセンサ５０からの信号を図示しない外部の信号処理回路に入力し、その処理された信号により合焦点が内壁面に一致するように駆動用モータ４８を動作させて径方向移動機構４９などの施工手段の位置決め機構によりレーザ照射ヘッド４７を径方向に移動させる。

この状態でレーザ照射ヘッド４７を、駆動用モータ５１の回転を平歯車機構５２に伝達して配管１内にて回転させ、また、駆動用モータ５３を動作させラック＆ピニオン機構５４により配管１の軸方向に移動させることを組合せ、配管１の内壁面にレーザ光を円筒状に照射することが可能となる。

以上のように本実施の形態によれば、配管１に挿入するガイドパイプなどの長さが長い場合でも、中心軸の角度ずれによる位置決め誤差を小さくすることができる。
また、センサ５０の信号によりレーザ照射ヘッド４７の位置を調整され、精度が高い位置決めが可能となる。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態による配管内検査保全装置について、図１２、図１３を参照して説明する。
図１２は本発明の第４の実施の形態による配管内検査保全装置の側面図、図１３は配管内壁検査装置６５が配管６６内に挿入され、検査プローブ６７を配管６６内壁に位置決めしている状態を示す側面図である。

図１２、図１３において、本実施の形態における配管内壁検査装置６５は、配管６６の入口部６６Ａまで吊り降ろされて、配管６６の入口部６６Ａに加工されたベルマウス部６６Ｂにベルマウスの曲面Ｒに密着するように加工されたガイドピース３を押し当てることにより固定される。

配管内壁検査装置６５は配管６６外部に位置決めされた本体フレーム６８と、ＬＭガイド６９により前後動作する検査プローブ位置決め機構７０とにより構成されている。
検査プローブ位置決め機構７０は検査プローブ６７を配管６６の径方向に移動させる径方向移動機構７１と周方向に回転させる旋回機構７２と中間フレーム７３と支持フレーム７４とカウンタウェイト７５とにより構成されている。

中間フレーム７３内にはエアシリンダ７６を駆動源とし、リンク機構７７により動作できるジャッキ７８が配置されており、ジャッキ７８の下端が配管６６内壁に接した状態となると配管６６と配管内壁検査装置６５の芯が一致される構造となっている。

中間フレーム７３にテーパ状突起７９がついたロッド８０が取り付けられており、通常はテーパ状突起７９が支持フレーム７４に配置されたテーパ座８１に押し付けられることにより中間フレーム７３は支持フレーム７４に対して固定されている。

支持フレーム７４を中心とし、検査プローブ６７から中間フレーム７３の重量と吊り合うようにカウンタウェイト７５が配置されている。
支持フレーム７４とロッド８０が取り付けられたプレート８１の間にクラッチ用エアシリンダ８２が取り付けられており、クラッチ用エアシリンダ８２を動作させるとテーパ状突起７９とテーパ座８１の結合が切り離されるように構成されている。

本実施の形態において、図１２に示すように配管内壁検査装置６５は本体フレーム６８内に収納された状態で配管６６の入口部６６Ａに吊り降ろされる。

配管６６の入口部６６Ａのベルマウス部６６Ｂにガイドピース３を押し当てるように吊り下げ位置を調整すると配管６６と本体フレーム６８の芯が一致する。この状態で図１３に示すように検査プローブ位置決め機構７０を配管６６の中に挿入する。

規定量の挿入が完了した時点でクラッチ用エアシリンダ８２を動作させテーパ状突起７９とテーパ座８１の結合を切り離す。
この時、中間フレーム７３より検査プローブ６７側の重量はカウンタウェイト７５と吊り合っているため、クラッチ用エアシリンダ８２の動作に伴う姿勢変化は発生しない。

この状態でエアシリンダ７６を伸長させジャッキ７８下端を配管６６内壁に接触させ、配管６６と配管内壁検査装置６５の芯を一致させる。
芯が一致した後、検査プローブ６７を径方向移動機構７１と旋回機構７２により配管６６の配管内壁に沿って動作させ、検査を実施する。

また、検査プローブ６７の径方向移動機構７１と旋回機構７２による位置決め情報と検査プローブ６７の信号から得られる検査プローブ６７と配管６６内壁までの距離情報を記憶する装置（図示せず）を有し、配管６６の内壁全周を記録することにより、その形状、プロファイルが計測記録可能となっている。

以上のように本実施の形態によれば、装置の芯を出すためのジャッキ７８が中間フレーム７３内に収納できるため配管６６と中間フレーム７３の隙間を大きく取ることが可能となり、配管６６と配管内壁検査装置６５を初期に挿入した際の芯ずれが大きくても対応が取れる。

また、芯だしのためにガイドピース３をベルマウス部６６Ｂに押し付けることにより出された芯を、クラッチ用エアシリンダ８２の動作にていったん開放し、ジャッキ７８を用いて再度芯だしを実施することができるためベルマウス部６６Ｂと配管６６部の芯が一致していない場合でも装置に無理な力が負荷されない。

なお、以上述べた第１の実施の形態から第４の実施の形態において、配管内検査保全装置の配管入口部と接触する部分に保護材を配置し、配管入口部の芯ずれを許容すると共に、配管入口部を保護するようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置を示す縦断側面図。本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置を示す横断面図。本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第１の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第２の実施の形態による配管内検査保全装置を示す縦断側面図。本発明の第２の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第３の実施の形態による配管内検査保全装置を示す縦断側面図。本発明の第３の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第３の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。本発明の第４の実施の形態による配管内検査保全装置を示す側面図。本発明の第４の実施の形態による配管内検査保全装置の作用を説明する縦断側面図。

符号の説明

１…配管、１Ａ…配管の入口部、１Ｂ…ベルマウス部、２…配管内壁レーザ照射装置、３…ガイドピース、４，４７…レーザ照射ヘッド、５…本体フレーム、６…ガイドそり、７…ガイドパイプ、８…ガイドパイプ直線移動機構、９…レーザ照射ヘッド位置決め機構、１０…レーザヘッド直線移動機構、１１…直線軸受、１２…ヘッド径方向移動機構、１３…駆動用モータ、１４…歯車、１５…ヘッド回転機構、１６…直線軸受、１７…ラック、１８…フレーム、１９…ラック、２０…駆動用モータ、２１…平歯車、２２…スプリング、２３…ガイドピース位置調整用シリンダ、２４…吊り耳、２８…外部フレーム、２９…ガイド、３０…爪、３１…動作用シリンダ、３５…接触パッド、３６…パッド押付けシリンダ、３７…位置ずれ吸収機構、３９…ガイドフレーム、４３…ボールプランジャ、４４…ガイドパイプ、４５…すべり軸受ブッシュ、４６…内側パイプ、４８…駆動用モータ、４９…径方向移動機構、５０…センサ、５１…駆動用モータ、５２…平歯車、５４…ラック＆ピニオン機構、５５…回転フレーム、６５…配管内壁検査装置、６６…配管、６７…検査プローグ、６８…本体フレーム、７０…位置決め機構、７１…径方向移動機構、７２…旋回機構、７４…ワイヤ、８３…直線軸受、Ｃ…円筒突起部。

Claims

位置決め機構の先端部に取り付けられ配管内壁に対してレーザ照射を行うことにより補修作業を施工するレーザ照射ヘッドと、施工対象となる配管内に挿入可能なガイドパイプと、前記ガイドパイプを配管内の軸方向に移動させるガイドパイプ移動機構と、前記ガイドパイプ移動機構上を移動し、前記レーザ照射ヘッドを配管内壁に対して位置決めする位置決め機構とを非施工時に本体フレーム内に収容するように構成された配管内保全装置において、
施工時に前記配管の入口部に加工されたベルマウスに密着して押し当てられるガイドピースを前記本体フレーム側に設け、前記ガイドパイプに配管内壁と接する位置決めガイドを設け、前記位置決め機構は前記レーザ照射ヘッドをガイドパイプの長手方向と周方向に移動可能とする移動手段を有することを特徴とする配管内保全装置。
配管側に設けた円筒突起部と本体フレーム側に設けられ前記円筒突起部をクランプするガイドと爪とよりなる本体フレームを固定するための固定手段を有し、その固定手段により得られる芯と前記ガイドパイプに配管内壁と接するように配置した前記位置決めガイドより得られた芯とのずれを許容する調芯機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の配管内保全装置。
ガイドパイプの位置決めに配管入口部を支点とし、配管外側に出ているガイドパイプを力点として変位させることにより、配管内に挿入したガイドパイプの片端を配管内の径方向に変位する機能を有し、ガイドパイプに設けられた位置決めガイドを接地させる機能を有することを特徴とする請求項１または２に記載配管内保全装置。
配管入口部と接触する部分に保護材を配置し、配管入口部の芯ずれを許容すると共に、配管入口部を保護することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配管内保全装置。
位置決め状況の観察手段と、この観察手段の信号処理回路を有し、その信号により前記位置決め機構を動作させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配管内保全装置。
位置決め機構の先端部に取り付けられ配管内壁に対してレーザ照射を行うことにより補修作業を施工するレーザ照射ヘッドと、施工対象となる配管内に挿入可能なガイドパイプと、前記ガイドパイプを配管内の軸方向に移動させるガイドパイプ移動機構と、前記ガイドパイプ移動機構上を移動し、前記レーザ照射ヘッドを配管内壁に対して位置決めする位置決め機構とを非施工時に本体フレーム内に収容するように構成された配管内保全装置を用いて配管内の保全を行う配管内保全方法において、
前記本体フレーム側に設けたガイドピースを、施工時に前記配管の入口に加工されたベルマウスに密着して押し当てることにより前記本体フレームを配管に位置決め固定し、この状態で前記ガイドパイプ移動機構を駆動して位置決めガイドを有する前記ガイドパイプを前記本体フレームの内部から前記配管内に繰り出して前記位置決めガイドを前記配管内壁と接触させることにより配管の中心と前記レーザ照射ヘッドの回転中心とを一致させ、この状態で前記レーザ照射ヘッドを軸方向または周方向に動作させながらレーザ照射を行い配管内の保全を行うことを特徴とする配管内保全方法。