JP5237718B2 - 管体内異物取出装置 - Google Patents

Description

本発明は、管体内に残留する異物を当該管体内から取り出すための管体内異物取出装置に関する。

鋼管鉄塔等のような既設の鋼管構造物においては、その鋼管（管体）の内面等について調査や補修を行うことがある。その調査、補修に際しては、鋼管における上方開口端から当該鋼管内に調査・補修装置を挿入することによって行う方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この方法は、鋼管自体の強度を損なうことがなく、かつ大規模な足場作り等を必要としないという利点がある。

しかしながら、例えば、図１２に示すように、鉄塔における複数の鋼管Ｐで構成された主柱ａの傾斜角度が例えば３段階に変化している場合、その第１傾斜部ｂの鋼管Ｐと、第２傾斜部ｃの鋼管Ｐとを連結するフランジ継手部ｅや、第２傾斜部ｃの鋼管Ｐと、第３傾斜部ｄの鋼管Ｐとを連結するフランジ継手部ｆは、図１３に示すように、その内部が鉄板ｇによって仕切られて閉塞された構造になっている場合がある。このような鉄板ｇで閉塞されたフランジ継手部ｅ、ｆがある場合には、当該フランジ継手部ｅ、ｆより下方の鋼管Ｐ内に調査・補修装置を挿入し、当該鋼管Ｐ内の調査等を行うことができない。このため、例えば、プラズマ切断機等の溶断手段を用いて、鉄板ｇに調査・補修装置を挿入するための貫通孔を空ける技術を開発し、その貫通孔を介して、更に下方の鋼管Ｐ内の調査等を行おうとする試みが行われている。

一方、上述した貫通孔を空ける際に溶断された鉄片については、下方に落下し、鋼管Ｐ内に異物として残存することになる。この場合、鋼管Ｐやフランジ継手部ｅ、ｆ等は、溶融亜鉛メッキ等による防錆処理が施されているのに対して、落下した鉄片は、その溶断により防錆処理の排除された部分が生じてしまい、その防錆処理のなされていない部分から赤錆等の腐食が発生しやすくなる。このため、溶断後の鉄片が鋼管Ｐ内に残っている場合には、その鉄片の腐食に伴って鋼管Ｐやフランジ継手部ｅ、ｆ等に腐食が進行しやすくなるおそれがある。従って、鋼管Ｐ内に残った溶断後の鉄片については、当該鋼管Ｐ内から取り出すことが好ましい。

しかしながら、上述のような溶断を行うことによって初めて、その溶断後の鉄片が鋼管Ｐ内に残ることになるので、従来においては、鋼管Ｐ内に残存する鉄片等の異物を当該鋼管Ｐ内から取り出すような技術は存在していなかった。なお、鋼管に限らず、他の金属やプラスチック等の材料で形成された管体内に異物が残っている場合にも、当該異物を管体内から取り出すことが好ましいことが多い。

特開２００４−０１１０１３号公報 特開２００４−２８６１１４号公報 特開２００５−０９０１７３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、管体内に残存する異物を当該管体内から取り出すことのできる管体内異物取出装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、一方の開口端が上方に位置するように設置された管体における当該上方開口端から当該管体内に挿入して、当該管体内に残留する異物を当該管体内から取り出すための管体内異物取出装置であって、前記異物を捕捉すべく作業を行う作業部と、この作業部を支持する本体部とを備えてなり、前記本体部は、当該本体部を前記管体内の中空位置に支持すると共に、当該本体部を当該管体の延在する方向に移動可能に支持する支持アームを備えており、前記作業部は、前記管体内において前記本体部の下方に位置すべく設けられた回転作業部と、当該回転作業部に設けられた揺動作業部と、当該揺動作業部の下方に位置すべく設けられた吸着作業部とを備えており、前記回転作業部は、前記本体部に対して前記管体の周方向に回転駆動されるように構成され、前記揺動作業部は、前記回転作業部に連結された基端部から前記管体内を下方に延在すべく形成され、かつ前記基端部を支点にして前記管体の内面に離接する方向に揺動駆動されるように構成され、前記吸着作業部は、前記異物に対する吸着作用の発揮及び解除が可能な吸着手段を備えており、前記回転作業部には、前記揺動作業部の揺動に伴って移動する当該揺動作業部の先端部の移動可能な範囲内における当該先端部の下方の位置に、吸着作用の解除により前記吸着手段から落下する前記異物を受け入れるための回収容器が備えられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記揺動作業部には、前記吸着作業部を索を介して上下方向に移動するためのウインチ機構が備えられていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記回収容器は、前記回転作業部から下方に延在し、かつその延在方向に伸縮自在に構成された支持部材の下端部に設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、作業部、本体部の順で管体内に上方開口端から挿入することにより、当該管体内において、作業部が下方に位置し、本体部が上方に位置する状態になる。その際、作業部及び本体部の全体は、その本体部に設けられた支持アームによって、管体内の中空位置に保持された状態になると共に、当該管体内を上下方向に移動可能な状態になる。このため、例えばロープやワイヤー等の吊持索を本体部の上端部につなげ、この吊持索の繰り出し量を調整することにより、作業部及び本体部の管体内における上下方向の位置を簡単かつ正確に制御することが可能になる。

上述した吊持索を利用して、作業部及び本体部を下方に移動させ、吸着作業部によって管体内に残存する異物を捕捉可能な位置まで降下した時点で、その下方への移動を停止させる。そして、回転作業部、揺動作業部及び吸着作業部を用いて異物を捕捉することになる。この際、吸着作業部の管体内における周方向の位置は、回転作業部を回転駆動することによって調整することができ、また当該吸着作業部の管体内面に離接する方向の位置は、揺動作業部を揺動駆動することによって調整することができる。従って、回転作業部及び揺動作業部を用いることにより、吸着作業部を、異物を吸着することが可能な位置まで移動させることができ、これによって当該吸着作業部に当該異物を吸着させることができる。なお、異物を吸着する際、吸着作業部を異物のやや上方に位置させた状態に調整した後、上述した吊持索を下方に繰り出すことにより、当該吸着作業部で異物を吸着することも可能である。

異物を吸着作業部で吸着した後は、全体を管体内から引き上げることにより、当該異物を管体内から取り出すことができる。

また、吸着作業部が吸着作用の発揮及び解除が可能な吸着手段を備えたものとなっているので、吸着手段に対する吸着作用の発揮及び解除の制御を行うことにより、吸着作業部に異物を吸着させたり、当該吸着作業部から異物を離脱させたりすることができる。そして、回転作業部には揺動作業部の先端部の移動可能な範囲内における当該先端部の下方位置に、吸着手段による吸着作用の解除により、当該吸着手段から離脱し落下する異物を受け入れる回収容器が備えられているので、異物が管体内に複数残存している場合でも、その複数の異物を回収容器に収容してから、その異物の全体を管体から取り出すことができる。即ち、複数の異物が残存している場合には、当該異物を効率よく取り出すことができるという利点がある。

請求項２に記載の発明によれば、吸着作業部を索を介して上下方向に移動するためのウインチ機構が揺動作業部に備えられているので、吸着作業部が異物の上方に位置するように、回転作業部及び揺動作業部で調整した後、ウインチ機構を用いて吸着作業部を下方に移動させることにより、当該異物を簡単かつ確実に吸着することができる。

請求項３に記載の発明によれば、例えば、管体が傾斜し、その管体が水平状に広がる床状部分によって閉塞されている場合、その床状部分における管体内面と鋭角に交差する部位に異物が存在する状態になることがあるが、このような場合でも、吸着作業部をウインチ機構によって上方端に位置させた状態で、吸着作業部の管体内における周方向の位置を異物に対応する位置に移動すべく回転作業部を回転駆動し、更に吸着作業部を管体内面に近接した状態となるように移動すべく揺動作業部を揺動駆動してから、全体を管体に沿って下方に移動することにより、吸着作業部の吸着手段によって異物を吸着することが可能となる。但し、このような作業を行った場合には、吸着手段によって異物を吸着する前に、その吸着手段から落下する異物を受け入れるための回収容器が床状部分に当ることになる。しかし、その回収容器を下端部に設けた支持部材が伸縮自在に構成されていることから、その支持部材が縮む方向に変形することにより、吸着手段が異物を吸着可能な状態となる位置まで、全体を下方に移動することができる。

そして、吸着手段によって異物を吸着した後に、全体を上方に移動することにより、支持部材がその延在方向に自然に伸びることになるので、回収容器が吸着手段の下方に位置することになり、当該吸着手段で吸着した異物を回収容器に収容することができる。

従って、管体が傾斜している場合でも当該管体内の床状部分上に残留する異物を回収することができる。

本発明を実施するための最良の形態としての一実施の形態について図面を参照しながら説明する。

この実施の形態で示す管体内異物取出装置１は、図１に示すように、異物としての鉄片Ｗを捕捉すべく作業を行う作業部２と、この作業部２を支持する本体部３とを備えた構成になっている。この管体内異物取出装置１は、図１２に示す鉄塔の主柱ａにおける最上位置の鋼管Ｐの上端開口部を閉塞する閉塞板ｈを開いて、その上端開口部から当該主柱ａ内に挿入することが可能に構成されたものである。この場合、管体内異物取出装置１は、図１に示すように、本体部３の上端部に連結されたワイヤ（吊持索）１１によって吊下げられた状態になっており、そのワイヤ１１の繰り出し量を調整したり、その繰り出しを停止したりすることにより、主柱ａ内の上下方向における所定の位置に移動したり、その位置に保持したりすることが可能になっている。

また、図１に示す管体内異物取出装置１は、主柱ａにおける上方に位置するフランジ継手部ｅの鉄板ｇ（図１３）の一部を溶断することによって開口部（図示せず）を形成した後に、その開口部を介して、第２の傾斜部ｃにおける鋼管Ｐ内に挿入され、下方に位置するフランジ継手部ｆの近傍位置まで移動されると共に、その位置に保持された状態を示している。

なお、上述した開口部を形成する際には、その鉄板ｇの一部を例えばプラズマ切断機によって複数の鉄片Ｗに分割して溶断し、これにより各鉄片Ｗをその溶断した後に形成される開口部から容易に取り出すことを可能にしている。また、鉄片Ｗは、後述する回収容器７内に投入することを考慮して、当該回収容器７に投入可能な大きさに溶断されるようにもなっている。また、各鉄片Ｗは、図１２に示す例えば上方に位置するフランジ継手部ｅの鉄板ｇを溶断した場合には、下方に位置するフランジ継手部ｆの鉄板ｇ上に落下し、その鉄板ｇ上に残留することになる。図１は、フランジ継手部ｆの鉄板ｇ上に残留している鉄片Ｗを回収する様子を示したものでもある。

本体部３は、図１及び図２に示すように、直線状に長く延在する外郭部３１を有すると共に、その一方の端部（上端部）にワイヤ１１の接続部３１ａが設けられている。また、本体部３には、その長手方向の所定の位置に、当該本体部３を鋼管Ｐ内の中空位置に支持すると共に、当該本体部３を鋼管Ｐの延在する方向に沿って移動可能に支持する支持アーム３２が少なくとも一組（この例では３組）設けられている。

各組みにおける支持アーム３２は、本体部３を周方向にほぼ三等分する各位置（図示例では、支持アーム３２を周方向に１２０度離間させて３つ設けているが、周方向に９０度離間させて４つ、または周方向に１８０度離間させて２つ設けるように構成することも可能である。）に配置されている。その各位置に配置された支持アーム３２は、図２に示すように、その基端部（上端部）が外郭部３１内に位置していると共に、当該基端部に固定された後述するピニオンギヤ３２ａの回転中心を支点にして鋼管Ｐの内面に対して離接する方向に揺動駆動されるようになっている。即ち、外郭部３１内には、各支持アーム３２を揺動駆動するための揺動駆動機構３３が設けられている。

この揺動駆動機構３３は、ステッピングモータ等からなるモータ３３ａと、このモータ３３ａから出力される回転運動を直線運動に変換するねじ機構３３ｂと、このねじ機構３３ｂによって直線方向に駆動されるラックギヤ３３ｃとを備えた構成になっている。そして、ラックギヤ３３ｃに噛み合うピニオンギヤ３２ａが各支持アーム３２の基端部に固定されており、モータ３３ａによって制御される角度で各支持アーム３２が揺動駆動されるようになっている。

即ち、各支持アーム３２は、各ピニオンギヤ３２ａの回転角度に応じて、全体が外郭部３１内に収納された状態になったり、その先端部が種々の径の鋼管Ｐの内面に当接した状態となるように、揺動駆動されるようになっている。また、各支持アーム３２の先端部には、鋼管Ｐの延在する方向に移動することを可能にする転輪３２ｂが設けられている。

なお、図１は軸線が鉛直方向に延在する形状の鋼管Ｐ内に管体内異物取出装置１を挿入し、当該管体内異物取出装置１が各支持アーム３２によって鋼管Ｐの軸心位置に保持された状態を示しているが、この鋼管Ｐが鉄塔における各傾斜部ｂ、ｃ、ｄの傾斜角度程度まで傾いたものであっても、当該鋼管Ｐのほぼ軸心位置に当該管体内異物取出装置１を保持することが可能である。また、ピニオンギヤ３２ａは、その外周部の全体にラックギヤ３３ｃと噛み合う歯を設けた例を示したが、この歯については支持アーム３２の揺動可能角度に応じてラックギヤ３３ｃに噛み合う範囲にのみ設けるように構成してもよい。

作業部２は、図３に示すように、鋼管Ｐ内において、本体部３の下方に位置すべく設けられた回転作業部４と、当該回転作業部４に設けられた揺動アーム（揺動作業部）５と、鋼管Ｐ内において、揺動アーム５の下方に位置すべく設けられた吸着プローブ（吸着作業部）６とを備えた構成になっている。

回転作業部４は、回転駆動機構４１を介して、本体部３に同軸状に連結されていると共に、当該本体部３に対して同軸状に回転駆動されるようになっている。回転駆動機構４１は、本体部３の下端部における軸心位置に回転自在に設けられた回転駆動軸４１ａと、本体部３の下端部内に配置されたステッピングモータ等からなるモータ４１ｂと、このモータ４１ｂの回転駆動力を回転駆動軸４１ａに伝達する一対のギヤ４１ｃ、４１ｄとを備えた構成になっている。これにより、回転作業部４は、モータ４１ｂによって回転駆動される回転駆動軸４１ａの回転角度に伴った角度で、鋼管Ｐの周方向に回転駆動されるようになっている。また、回転作業部４は、本体部３と同様の幅に形成され、直線状に長く延在する外郭部４２を備えた構成になっている。

揺動アーム５は、回転作業部４の外郭部４２に対して内方に位置する基端部（上端部）から鋼管Ｐ内を下方に長く延在し、当該基端部に固定された後述するピニオンギヤ５ａの回転中心を支点にして鋼管Ｐの内面に対して離接する方向に揺動駆動されるように構成されている。この揺動アーム５は、回転作業部４に設けられた揺動駆動機構５１によって揺動駆動されるようになっている。

揺動駆動機構５１は、回転作業部４内に設けられたステッピングモータ等からなるモータ５１ａと、このモータ５１ａから出力される回転運動を直線運動に変換するねじ機構５１ｂと、このねじ機構５１ｂによって直線方向に駆動されるラックギヤ５１ｃとを備えた構成になっている。そして、ラックギヤ５１ｃに噛み合うピニオンギヤ５ａが揺動アーム５の基端部に固定されており、モータ５１ａの回転角度によって制御される角度で揺動アーム５が揺動駆動されるようになっている。また、揺動アーム５は、ピニオンギヤ５ａの回転中心部を貫通する回転支持ピンを介して回転作業部４に連結されている。

そして、揺動アーム５は、回転作業部４における上下に伸びる幅方向の中心線に沿う位置（即ち、軸心位置）まで揺動することにより、当該回転作業部４の外郭部４２の下方への延長線内に収容された状態になると共に、その先端部（下端部）５ｂの幅方向の中心位置（即ち、後述する吸着プローブ６の軸心位置と同位置）が回転作業部４の軸心位置に達するようになっている。また、揺動アーム５は、鋼管Ｐの内面側に揺動した際には、回転作業部４の幅方向の中心線に対する角度θ（図６参照）で少なくとも９０度まで揺動することが可能になっている。

なお、ピニオンギヤ５ａについても外周部の全体にラックギヤ５１ｃと噛み合う歯を設けた例を示したが、この歯についても揺動アーム５の揺動可能角度θに応じてラックギヤ３３ｃに噛み合うことになる範囲にのみ設けるように構成してもよい。

吸着プローブ６は、磁性体からなる鉄片Ｗを磁力により吸着するように構成したものであり、その磁力による吸着作用の発揮及び解除が可能な電磁石（吸着手段）６１を備えたものとなっている。この電磁石６１は、鉄心における一方の磁極６１ａ（例えばＮ極）が円形状の平面によって形成され、当該鉄心の他方の磁極６１ｂ（例えばＳ極）が一方の磁極６１ａを所定の間隔をおいて同心状に囲むと共に、当該一方の磁極６１ａと同一面上に位置する円環状の平面によって形成されている。

この電磁石６１は、各磁極６１ａ、６１ｂにまたがって吸着される鉄片Ｗによって磁気閉回路を構成することにより、当該鉄片Ｗを強力に保持することが可能になっている。また、その磁気閉回路によって、磁気が外部にほとんど漏れなくなることから、電磁石６１で鉄片Ｗを吸着した後は、当該電磁石６１が鋼管Ｐの内面に吸着したり、電磁石６１に吸着した後の鉄片Ｗに、更に、他の鉄片Ｗが吸着するのを防止することが可能である。

また、吸着プローブ６の上端部には、その軸心位置に後述するワイヤ６２ｅによって吊下げるための接続部６ａが設けられている。そして、吸着プローブ６がその接続部６ａを介してワイヤ６２ｅによって吊下げられた状態において、各磁極６１ａ、６１ｂの平面部分は水平方向を向くようになっている。

このように構成された吸着プローブ６は、揺動アーム５に設けられたウインチ機構６２によって、揺動アーム５の先端部５ｂに対して上下方向に移動することが可能になっている。

ウインチ機構６２は、揺動アーム５に設けられたステッピングモータ等からなるモータ６２ａと、このモータ６２ａによって回転駆動されるウォーム６２ｂと、このウォーム６２ｂに噛み合うウォームホイール６２ｃと、このウォームホイール６２ｃによって回転駆動される円筒形状の巻き胴６２ｄと、この巻き胴６２ｄによって巻き取りや巻き戻しがされるワイヤ（索）６２ｅと、このワイヤ６２ｅを揺動アーム５の先端部５ｂに案内するガイドローラ６２ｆ、６２ｇとを備えた構成になっている。

そして、ワイヤ６２ｅの先端部が吸着プローブ６の接続部６ａに連結されるようになっており、モータ６２ａの回転角度によって制御される巻き胴６２ｄの回転角度に伴ったワイヤ６２ｅの繰り出し量によって吸着プローブ６が上下方向に移動するようになっている。また、ワイヤ６２ｅの先端部近傍には、当該ワイヤ６２ｅの先端部が揺動アーム５の先端部５ｂの内方に入るのを防止するストッパ部材６２ｈが固定されている。

また、回転作業部４には、揺動アーム５の揺動によって移動する当該揺動アーム５の先端部５ｂの移動可能な範囲内における当該先端部５ｂの下方の位置であって、当該先端部５ｂの幅方向の中心位置が当該回転作業部４の軸心位置と同軸となる位置に、電磁石６１の吸着作用の解除により当該電磁石６１から離脱して落下する鉄片Ｗを受け入れるための回収容器７が設けられている。

回収容器７は、円筒状に形成された外周部７ａを有し、その外周部７ａ及び底部７ｂの全体がアルミニウム等の磁石で吸着することができない非磁性体の線材からなる金網によって形成されている。即ち、回収容器７は、非磁性体の材料によって形成されている。外周部７ａの外径は、回転作業部４における外郭部４２の最大幅と同等に形成されている。また、外周部７ａの内径は、吸着プローブ６の外径や鉄片Ｗより大きなものとなっている。即ち、回収容器７は、鉄片Ｗを吸着した状態の吸着プローブ６を挿入することが可能な大きさに構成され、当該回収容器内で磁気を切ることにより、鉄片Ｗを確実に回収することが可能になっている。また、吸着プローブ６を回収容器７の上方に位置させた状態で、当該吸着プローブ６の磁気を切った場合にも、鉄片Ｗを回収容器７内に落下させることができる。

また、回収容器７は、図４に示すように、回転作業部４の下端部に連結された支持部材７１の下端部に取り付けられている。支持部材７１は、回転作業部４の下端部から外郭部４２に沿って下方に延在し、かつその延在方向に伸縮自在に構成されている。即ち、支持部材７１は、図５に示すように、スライドレール７１ａと、このスライドレール７１ａに同軸状に移動自在に連結されたライナ７１ｂと、このライナ７１ｂがスライドレール７１ａから脱落するのを防止するストッパ部７２とを備えた構成になっている。

スライドレール７１ａは、直線状に長く延在するように形成されていると共に、その延在する方向に互いに平行に延びる開口縁部７１ｃ、７１ｃを有することにより断面がＣ字状に形成されたものとなっている。ライナ７１ｂは、直線状に延在するように形成されていると共に、スライドレール７１ａ内に挿入され、当該スライドレール７１ａの延在する方向に移動自在となる断面形状をしている。

ストッパ部７２は、スライドレール７１ａの下端部にボルトや溶接等で固定された固定ストッパ７２ａと、ライナ７１ｂの上端部にボルトや溶接等で固定された移動ストッパ７２ｂとを備えた構成になっている。固定ストッパ７２ａは、スライドレール７１ａにおける開口縁部７１ｃ、７１ｃ間を閉塞するように当該スライドレール７１ａに設けられている。移動ストッパ７２ｂは、左右の開口縁部７１ｃ、７１ｃに沿って移動可能な幅寸法を有し、かつ下端部に固定ストッパ７２ａに当って下方への移動を停止させるための凸部を有している。

一方、揺動アーム５の先端部５ｂには、図３に示すように、吸着プローブ６の真上となる範囲から水平方向（図３において紙面に直交する方向）に僅かに外れた位置であって、吸着プローブ６の側方を通して鉛直方向の下方を見下ろすことが可能な位置に、ＣＣＤ等の撮像素子（イメージセンサ）を備えた第１カメラ８１が設けられている。

第１カメラ８１は、図６に示すように、揺動アーム５の傾斜角度θが変化した場合でも、当該第１カメラ８１の撮影方向が鉛直方向の下方となるように維持するブラケット８１ａを介して揺動アーム５の先端部５ｂに設けられており、吸着プローブ６のほぼ真下に位置する物体を常時確認することが可能になっている。即ち、第１カメラ８１は、吸着プローブ６のほぼ真下に位置する鉄片Ｗを確認することが可能になっている。

また、回転作業部４には、下方に延在するブラケット８２ａが設けられており、そのブラケット８２ａの先端部（下端部）にもＣＣＤ等の撮像素子（イメージセンサ）を備えた第２カメラ８２が設けられている。この第２カメラ８２は、上述した第１カメラ８１より、鋼管Ｐ内の上方の位置すると共に、回収容器７に対して斜め上方に位置した状態となっており、吸着プローブ６や回収容器７を上方から撮影することが可能であることはもちろんのこと、鋼管Ｐ内における下方の広い範囲を撮影することが可能になっている。また、第２カメラ８２は、金網によって構成された回収容器７を介して下方に位置する鉄片Ｗ等を撮影することも可能である。

なお、ワイヤ１１には、モータ３３ａ等に対する電力の供給や制御等を行うための電線（図示せず）が一緒に配置された状態になっており、ワイヤ６２ｅには吸着プローブ６の電磁石６１に電力を供給するための電線（図示せず）が一緒に配置された状態になっている。また、第１カメラ８１、８２の近傍部分には、これらの第１カメラ８１、８２の撮影方向の前方を照らすＬＥＤ等のライト（図示せず）が設けられている。

上記のように構成された管体内異物取出装置１においては、図１２に示す鉄塔における所定の主柱ａの上端開口部に設けられた閉塞板ｈを開いて、その上端開口部から当該主柱ａとしての鋼管Ｐ内に、作業部２、本体部３の順で挿入する。これにより、鋼管Ｐ内において、作業部２が下方に位置し、本体部３が上方に位置する状態になる。その際、作業部２及び本体部３は、その本体部３に設けられた３組の各支持アーム３２によって、鋼管Ｐ内の中空位置であって当該鋼管Ｐのほぼ軸心位置に保持された状態になると共に、当該鋼管Ｐ内を上下方向に移動可能な状態になる。このため、ワイヤ１１の繰り出し量を調整することにより、鋼管Ｐ内における上下方向の位置を簡単かつ正確に制御することが可能になる。なお、フランジ継手部ｅの鉄板ｇに開口部を形成した直後であれば、その開口部を形成するのに使用したプラズマ切断機等の溶断手段を主柱ａから引き抜いた後、続けて管体内異物取出装置１を主柱ａ内に挿入するようにしてもよい。

また、鋼管Ｐ内に挿入した後は、特に第２カメラ８２を用いて、回収容器７や鋼管Ｐ内の下方を撮影することにより、管体内異物取出装置１の先端側に位置する回収容器７と、フランジ継手部ｆの鉄板ｇとの位置関係から、当該鉄板ｇ上に残存する鉄片Ｗを吸着プローブ６で捕捉することが可能な位置に達したことを確認することが可能になる。

そして、ワイヤ１１の繰り出しを停止することにより、管Ｐ内における鉄片Ｗを捕捉可能な位置に管体内異物取出装置１を保持することができる。即ち、管体内異物取出装置１は、その上下方向の位置がワイヤ１１によって確実に保持された状態になる。また、管体内異物取出装置１は、３組の各支持アーム３２によって鋼管Ｐのほぼ軸心位置に確実に保持された状態にもなる。

このようにして管体内異物取出装置１を鋼管Ｐ内に保持した状態で、回転作業部４、揺動アーム５及び吸着プローブ６等を用いて鉄板ｇ上に残留する鉄片Ｗを捕捉することになる。この際、吸着プローブ６の鋼管Ｐ内における周方向の位置は、回転作業部４を回転駆動することによって調整することができ、当該吸着プローブ６の鋼管Ｐの内面に離接する方向の位置は、図６に示すように、揺動アーム５を揺動駆動することによって調整することができる。なお、揺動アーム５を所定の角度傾けるべくモータ５１ａを作動させた後、当該モータ５１ａを停止することにより、揺動アーム５に作用する荷重がモータ５１ａ側に逆に伝達することになるが、この荷重についてはねじ機構５１ｂで保持することができ、モータ５１ａに伝わることがないので、当該モータ５１ａを停止した後も、揺動アーム５を所定角度傾けた状態に維持することができる。上述のように回転作業部４や揺動アーム５を操作することにより、図６に示すように、吸着プローブ６を、捕捉すべき鉄片Ｗのほぼ真上に移動することができる。

そこで、図７に示すように、ウインチ機構６２を作動させてワイヤ６２ｅを巻き胴６２ｄから繰り出すことにより、吸着プローブ６を下方に移動させて、当該吸着プローブ６の電磁石６１が鉄片Ｗに当接した時点、あるいは鉄片Ｗに近接した時点で、当該電磁石６１に励磁電流を供給する。これにより、電磁石６１は、鋼管Ｐの内面等に吸着することなく、鉄片Ｗのみを簡単かつ確実に吸着することができる。

また、鉄片Ｗが電磁石６１の一方の磁極６１ａと他方の磁極６１ｂにまたがって吸着されることにより、磁気閉回路が構成されることになることから、電磁石６１によって鉄片Ｗを強力に保持することができる。しかも、磁気閉回路が構成されることによって外部への磁気の漏れがほとんどなくなることから、鉄片Ｗが複数重なった状態で存在する場合でも上側の一の鉄片Ｗを吸着した後は他の鉄片Ｗを吸着することがない。従って、過大な負荷がウインチ機構６２のモータ６２ａや、揺動駆動機構５１のモータ５１ａ等に作用するのを防止することができる。また、励磁後の電磁石６１が鋼管Ｐの内面に吸着するのも防止することができる。

電磁石６１で鉄片Ｗを吸着した後は、ウインチ機構６２によってワイヤ６２ｅを巻き胴６２ｄに巻き戻すことによって、吸着プローブ６を上方に移動する。そして、ストッパ部材６２ｈが揺動アーム５の先端部５ｂに達した時点で図示しないリミットスイッチの作用により、モータ６２ａの回転が停止し、これにより、吸着プローブ６の移動が停止する。この停止後は、吸着プローブ６及び鉄片Ｗの荷重がモータ６２ａに向かって逆に伝達することになるが、この荷重についてはウォーム６２ｂとウォームホイール６２ｃとの噛み合う部分で保持することができるので、モータ６２ａを停止した後も、吸着プローブ６をその停止した位置に保持することができる。

そして、図８に示すように、揺動駆動機構５１のモータ５１ａを作動させることによって、当該揺動アーム５を回転作業部４と同軸状の収納位置まで戻す。これにより、吸着プローブ６の軸心位置が回収容器７の軸心位置と一致した状態になるので、電磁石６１の吸着作用を解除する制御を行うことにより、当該電磁石６１から鉄片Ｗを離脱させ、これにより落下する鉄片Ｗを回収容器７で収容する。なお、鉄片Ｗを吸着した状態の吸着プローブ６を回収容器７内に挿入した後、電磁石６１の磁気を切るようにしてもよい。

以下、同様にして、残る鉄片Ｗを捕捉した後、回収容器７に収容する。そして、全ての鉄片Ｗあるいは回収容器７で収容可能な数量の鉄片Ｗを回収容器７に収納した後、ワイヤ１１によって、管体内異物取出装置１を主柱ａの上端開口部から引き上げることにより、鋼管Ｐ内に残存していた鉄片Ｗを取り出すことができる。この場合、複数の鉄片Ｗを回収容器７に入れた状態で一度に主柱ａから取り出すことができるので、当該鉄片Ｗを取り出す効率の向上を図ることができる。

また、鋼管Ｐが図９に示すように、傾斜している場合でも、作業部２及び本体部３を、上述した３組の各支持アーム３２によって、鋼管Ｐのほぼ軸心位置に保持しながら、上下方向に移動することができる。但し、図９に示すように、鉄板（床状部分）ｇにおける鋼管Ｐの内面と鋭角に交差する部位に鉄片Ｗが存在している場合には、ウインチ機構６２を用いることによっては、鉛直方向の下方に垂れ下がる吸着プローブ６を当該鉄片Ｗに近づけることが困難になることがある。しかし、このような場合は、吸着プローブ６をウインチ機構６２によって上端に巻き上げた状態で、吸着プローブ６の鋼管Ｐ内における周方向の位置を鉄片Ｗに対応する位置に移動すべく回転作業部４を回転駆動し、更に吸着プローブ６を鋼管Ｐの内面に近接した状態となるように揺動アーム５を揺動駆動してから、管体内異物取出装置１の全体を下方に移動することにより、吸着プローブ６を鉄片Ｗの位置まで移動させることができる。

この際、回収容器７の底部７ｂが鉄板ｇやその鉄板ｇ上の鉄片Ｗに当ることになるが、当該回収容器７は支持部材７１が短縮する方向に変形することにより吸着プローブ６に対して相対的に上方に移動することになるので、吸着プローブ６を鉄片Ｗの位置までほとんど抵抗なく移動させることができ、これによって当該鉄片Ｗを電磁石６１で吸着することができる。

そして、その吸着後に、管体内異物取出装置１の全体を上方に移動することにより、支持部材７１が伸びる方向に自然に変形し、回収容器７が吸着プローブ６の下方に位置することになるので、揺動アーム５を回転作業部４と同軸状の位置まで戻し、電磁石６１の磁力を切ることにより、鉄片Ｗを回収容器７に収容することが可能になる。

即ち、鋼管Ｐが傾斜している場合であっても、鉄板ｇ上から鉄片Ｗを回収することができる。

なお、上記実施の形態においては、吸着プローブ６を上下方向に駆動するウインチ機構６２を設けた例を示したが、このウインチ機構６２を設けずに、当該吸着プローブ６を揺動アーム５の先端部５ｂに単に吊持したり、先端部５ｂに直接取り付けるようにしてもよい。この場合には、回転作業部４及び揺動アーム５を操作することによって、吸着プローブ６を鉄片Ｗのほぼ真上に移動させた後、ワイヤ１１を若干繰り出して、管体内異物取出装置１の全体を降下させることにより、吸着プローブ６の電磁石６１で鉄片Ｗを吸着することができる。また、吸着プローブ６を揺動アーム５の先端部５ｂに直接取り付ける場合には、吸着プローブ６の上端部（例えば接続部６ａ）を揺動アーム５の先端部５ｂに回転自在に連結することが好ましい。このように構成することにより、揺動アーム５の揺動角度θにかかわらず、電磁石６１の吸着面を下方に向けることができ、鉄片Ｗを確実に吸着して回収することができる。また、吸着面を球面状に形成した電磁石６１を揺動アーム５の先端部５ｂに固定的に取り付けるように構成した場合も、揺動アーム５の揺動角度θにかかわらず、下方に位置する鉄片Ｗを確実に吸着することができる。

また、吸着プローブ６として電磁石６１を備えたものを示したが、この電磁石６１に代えて永久磁石を用いてもよい。この永久磁石を用いた場合にも、一方の磁極及び他方の磁極の形状や位置を同様のものにすることによって、鉄片Ｗの吸着により磁気閉回路を構成することができる。このため、吸着力の小さな永久磁石を用いた場合でも大きな力で鉄片Ｗを吸着することができる。しかも、永久磁石の磁力は、その下面における磁極の一部に生じることになるので、永久磁石の側方に位置することになる鋼管Ｐに当該永久磁石が吸着されるのを極力防止することができる。

なお、永久磁石を用いる場合には、磁気閉回路を有効にしたり解除したりすることにより、吸着作用の発揮及び解除が可能なスイッチ機能付き永久磁石（吸着手段）を用いることが好ましい。この場合、吸着プローブ６は、図１０に示すように、スイッチ機能付き永久磁石６３を備えた構成になる。スイッチ機能付き永久磁石６３は、吸着プローブ６の一部を構成する非磁性体６ｂに固定された一対のヨーク（磁性部材）６３ａ、６３ｂと、マグネット部６３ｃと、マグネット部６３ｃを軸心部６３ｄ回りに回転駆動する図示しないステッピングモータ等のモータとを備えた構成になっている。各ヨーク６３ａ、６３ｂは、図１０（ａ）に示すＯＦＦ状態においては、マグネット部６３ｃのＮ極及びＳ極が接触することがないので、当該マグネット部６３ｃによって磁化されることがない。一方、マグネット部６３ｃが軸心部６３ｄ回りに回転駆動されて、図１０（ｂ）に示すＯＮ状態となると、各ヨーク６３ａ、６３ｂの側面に形成された円弧状の凹部に、当該凹部に合致する形状のマグネット部６３ｃのＮ極及びＳ極の各端部が嵌合するようにして接触することになることから、各ヨーク６３ａ、６３ｂがマグネット部６３ｃによって磁化され、当該各ヨーク６３ａ、６３ｂの先端部にＮ極又はＳ極の磁極が生じることになる。このため、スイッチ機能付き永久磁石６３においては、モータを介してマグネット部６３ｃを回転駆動しＯＮ状態にすることによって、各ヨーク６３ａ、６３ｂの先端部で鉄片Ｗを吸着することができ、更にモータを介してマグネット部６３ｃを回転駆動しＯＦＦ状態にすることによって、各ヨーク６３ａ、６３ｂの吸着作用を解除し、鉄片Ｗを回収容器７（図８参照）内に収容することができる。また、非磁性体６ｂの頂面の軸心位置には、上述した接続部６ａが設けられている。このため、吸着プローブ６は、接続部６ａを介してワイヤ６２ｅで吊下げられることによって、各ヨーク６３ａ、６３ｂの先端面が水平方向を向くようになっている。

また、上述した電磁石６１や、スイッチ機能付き永久磁石６３は、磁気閉回路を構成しない通常の磁力を発揮するような電磁石やスイッチ機能付き永久磁石によって構成してもよい。

また、吸着プローブ６は、図１１に示すように、真空（大気圧より低い圧力の状態）による吸着作用の発揮及び解除が可能な吸引カップ６４を備えたものであってもよい。吸引カップ６４は、内部に空気がまったくない状態になったとしても、大気圧によって押し潰されることのない剛性を有するゴム質の材料でカップ状に形成されたものであり、円筒部の一端部が球面状の頂面部によって閉塞され、当該円筒部の他端部が半径方向外側に湾曲すると共に、先端に向って漸次薄く形成されたリップ部６４ａとなって開口しいる。リップ部６４ａは、吸引カップ６４の全体が剛性の高いゴム弾性を有する材料で形成したとしても、容易に弾性変形して、鉄片Ｗの所定の面に密着するうようになっている。また、吸引カップ６４には、頂面部の軸心位置から斜めに逸れた位置に吸引用のホース６４ｃと接続するめの継手部６４ｂが設けられている。ホース６４ｃは、継手部６４ｂの外周面に嵌合した状態で当該継手部６４ｂに締結バンド６４ｄによって固定されている。また、吸着プローブ６は、吸引カップ６４における頂面部の軸心位置に、上述したワイヤ６２ｅによって吊り下げるための接続部６ａを備えた構成になっており、接続部６ａを介してワイヤ６２ｂで吊り下げられた状態において、吸引カップ６４のリップ部６４ａによる開口部が下方を向くようになっている。そして、図１１に示す吸着プローブ６においては、吸引カップ６４内の空気をホース６４ｃ及び継手部６４ｂを介して図示しない真空ポンプで吸引し、当該吸引カップ６４内を真空状態にすることにより、リップ部６４ａに当接する鉄片Ｗを吸着することができる。また、真空状態にある吸引カップ６４内にホース６４ｃ及び継手部６４ｂを介して空気を導入することにより、当該真空による吸着状態を解除して、鉄片Ｗをリップ部６４ａから離脱させ、これにより当該鉄片Ｗを回収容器７（図８参照）内に回収することができる。

スイッチ機能付き永久磁石６３や吸引カップ６４を備えた吸着プローブ６についても、揺動アーム５の先端部５ｂに単に吊持したり、当該先端部５ｂに直接取り付けるようにしてもよい。この場合も、回転作業部４及び揺動アーム５を操作することによって、吸着プローブ６を鉄片Ｗのほぼ真上に移動させた後、ワイヤ１１を若干繰り出して、管体内異物取出装置１の全体を降下させることにより、吸着プローブ６の永久磁石６３や、吸引カップ６４で鉄片Ｗを吸着することができる。また、吸着プローブ６を揺動アーム５の先端部５ｂに直接取り付ける場合には、吸着プローブ６の上端部（例えば接続部６ａ）を揺動アーム５の先端部５ｂに回転自在に取り付けることが好ましい。このように構成することにより、揺動アーム５の揺動角度θにかかわらず、永久磁石６３や吸引カップ６４の吸着部を下方に向けることができ、鉄片Ｗを確実に吸着して回収することができる。また、吸着面を球面状に形成した永久電磁（スイッチ機能を有するものでも、有しないものでもよい）を揺動アーム５の先端部５ｂに固定的に取り付けるように構成した場合も、揺動アーム５の揺動角度θにかかわらず、下方に位置する鉄片Ｗを確実に吸着することができる。

更に、上記実施の形態においては、回収容器７を用いた例を示したが、この回収容器７を用いずに、吸着プローブ６で鉄片Ｗを吸着するたびに、管体内異物取出装置１を主柱ａから引き上げて、当該鉄片Ｗを主柱ａ内から回収するようにしてもよい。

また、アルミニウム等の非磁性体の線材からなる金網によって回収容器７を構成した例を示したが、この回収容器７としては、磁性体の線材によて金網状に形成したものや、金属以外のプラスチックや繊維等の線材を用いて網状に形成したものであってもよい。更に、回収容器７としては、磁性体やプラスチック等を含む非磁性体の板材に複数の貫通孔を形成したもので構成してもよく、透明性のあるプラスチック等の板材によって構成してもよい。

また、異物として、磁性体からなる鉄片Ｗを示したが、この異物はプラスチック等を含む非磁性体からなるものであってもよい。

更に、スライドレール７１ａとライナ７１ｂとを単に摺動自在なもので構成したが、自由状態において、スライドレール７１ａとライナ７１ｂとが最も長くなる状態となるように（即ち、移動ストッパ７２ｂが固定ストッパ７２ａに当接することにより支持部材７１が最も長くなる状態となるように）付勢するコイルスプリング等の付勢手段を設けるように構成してもよい。但し、この場合の付勢手段による付勢力は、管体内異物取出装置１の全体を下方に移動した際に、回収容器７が鉄板ｇ等から受ける上方（斜め上方を含む）の力より小さなものにする必要がある。

本発明の一実施の形態として示した管体内異物取出装置示す正面図である。 同管体内異物取出装置における本体部を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における作業部を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における作業部を示す背面図であって、（ａ）は支持部材が自由状態にあって最も長く延在している状態を示す図であり、（ｂ）は支持部材が最も短縮された状態を示す図である。 同管体内異物取出装置における回収容器及び支持部材を示す図であって、（ａ）は支持部材が自由状態にあって最も長く延在している状態を示す正面図であり、（ｂ）は同状態における側面図であり、（ｃ）は支持部材が最も短縮された状態を示す側面図であり、（ｄ）は（ａ）におけるストッパ部を示す要部拡大図であり、（ｅ）は（ｄ）のＥ−Ｅ線に沿う断面図であり、（ｆ）は（ｄ）のＦ−Ｆ線に沿う断面図であり、（ｇ）は（ｄ）のＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 同管体内異物取出装置における作業部の揺動アームの作用を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における作業部の吸着プローブ及びウインチ機構の作用を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における作業部の揺動アームを収納状態に戻した状態を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における傾斜する鋼管内での作業部の作用を示す要部破断正面図である。 同管体内異物取出装置における磁力により吸着する他の吸着プローブを示す図であって、（ａ）は磁力による吸着作用がＯＦＦ状態となっていることを示す断面図であり、（ｂ）は磁力による吸着作用がＯＮ状態になっていることを示す断面図である。 同管体内異物取出装置における真空による吸着力を用いた他の吸着プローブを示す断面図である。 同管体内異物取出装置を挿入するための鋼管を有する鉄塔を示す正面図である。 同鉄塔における所定の位置のフランジ継手部を示す断面図である。

符号の説明

１ 管体内異物取出装置
２ 作業部
３ 本体部
４ 回転作業部
５ 揺動アーム（揺動作業部）
５ｂ 先端部
６ 吸着プローブ（吸着作業部）
７ 回収容器
３２ 支持アーム
６１ 電磁石（吸着手段）
６２ ウインチ機構
６２ｅ ワイヤ（索）
６３ スイッチ機能付き永久磁石（吸着手段）
６４ 吸引カップ（吸着手段）
７１ 支持部材
Ｐ 鋼管（管体）
Ｗ 鉄片（異物）

Claims (3)

1. 一方の開口端が上方に位置するように設置された管体における当該上方開口端から当該管体内に挿入して、当該管体内に残留する異物を当該管体内から取り出すための管体内異物取出装置であって、
   前記異物を捕捉すべく作業を行う作業部と、この作業部を支持する本体部とを備えてなり、
   前記本体部は、当該本体部を前記管体内の中空位置に支持すると共に、当該本体部を当該管体の延在する方向に移動可能に支持する支持アームを備えており、
   前記作業部は、前記管体内において前記本体部の下方に位置すべく設けられた回転作業部と、当該回転作業部に設けられた揺動作業部と、当該揺動作業部の下方に位置すべく設けられた吸着作業部とを備えており、
   前記回転作業部は、前記本体部に対して前記管体の周方向に回転駆動されるように構成され、
   前記揺動作業部は、前記回転作業部に連結された基端部から前記管体内を下方に延在すべく形成され、かつ前記基端部を支点にして前記管体の内面に離接する方向に揺動駆動されるように構成され、
   前記吸着作業部は、前記異物に対する吸着作用の発揮及び解除が可能な吸着手段を備えており、
   前記回転作業部には、前記揺動作業部の揺動に伴って移動する当該揺動作業部の先端部の移動可能な範囲内における当該先端部の下方の位置に、吸着作用の解除により前記吸着手段から落下する前記異物を受け入れるための回収容器が備えられていることを特徴とする管体内異物取出装置。
2. 前記揺動作業部には、前記吸着作業部を索を介して上下方向に移動するためのウインチ機構が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の管体内異物取出装置。
3. 前記回収容器は、前記回転作業部から下方に延在し、かつその延在方向に伸縮自在に構成された支持部材の下端部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管体内異物取出装置。

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