JP5599054B2 - 管路の内径測定装置、及び、管路の内径測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設管路の内径を測定する装置、及び、測定方法に関する。

従来から、老朽化した既設管路の内面をライニングしたり、新しい管を挿入したりして、管路を補修することが行われている。このような補修を行う際に、管路内に設置するライニング材や挿入管等の径や材質等、補修材の各種条件を決定するために、補修対象である管路の内径を事前に測定しておくことが好ましい。ここで、従来においては、特に、既設管路が、その内部に作業員が入ることができない小口径管である場合などに、管路両端の開口部において内径を実測するだけで済ませていることが多かった。しかしながら、既設管路の製作精度（品質）によっては、管路の長さ方向に内径が一定しておらず、管路の長さ方向途中部の内径が開口部における内径と異なっていることも多い。また、既設管路内の一部に補修がなされており、部分的に内径が小さくなっている場合もある。

上記の場合に、開口部で測定された内径に基づいて補修を行うと、管路の途中部における実際の内径が大きかった場合には補修材と管路内面との間に隙間が生じるし、逆に、実際の内径が小さかった場合には補修材を挿入できなくなる、あるいは、挿入された補修材にしわが生じるといった、様々な補修不良が生じることになる。そのため、小口径管であっても管路の途中部における内径を測定することが好ましい。

特許文献１には、既設管路内を移動可能な管路の内径測定装置が開示されている。この特許文献１の内径測定装置は、本体部と、この本体部を管路の中心軸線上に保持するパンタグラフ部（センタリング手段）と、本体部周囲の周方向複数箇所に配置され、それぞれバネによって管路の内面に押しつけられた複数個の接触子を備えている。この装置においては、本体部が管路の長さ方向に移動したときに、管路内の内径が変化している箇所を通過する際に、その内径の変化量に応じて接触子が径方向に移動する。そして、その接触子の径方向移動量は、管路の長さ方向の移動量に変換された上で、本体部に設けられた変位計によって検出される。これにより、管路全長にわたって管路の内径を測定することが可能となる。

特開２００５−２１４９５８号公報

特許文献１の内径測定装置において、管路の断面形状が真円形状で周方向に内径が一定である場合には、本体部の周囲に配された接触子が、管路内面の、周方向におけるどの位置で測定しても測定された内径の値は変わらないことから、管路の内径を正確に測定できる。しかし、実際の既設管路においては、製作されたときの真円度が元々低い場合や、長期間の使用によって管路が変形している場合があり、管路の断面形状が扁平状、あるいは、いびつな形状になっていることがある。このような場合には、接触子が、管路内面の、周方向のどの位置に接触するかによって、変位計で検出される値が異なってくる。特許文献１の装置では、本体部の周囲に接触子が複数（４つ）配されているが、これら複数の接触子の周方向の位置はそれぞれ固定であり、管路内面の接触位置（内径の測定位置）を周方向に変更できない。従って、内径が極端に大きい位置、あるいは、極端に小さい位置においてのみ測定を行ってしまう虞があり、管路の内径を正しく把握（測定）できるとは言い難い。

本発明の目的は、管路の周方向の任意の位置において内径の測定を行うことのできる、管路の内径測定装置、及び、内径測定方法を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の管路の内径測定装置は、装置本体と、前記装置本体に管路の周方向に沿って回転自在に設けられた測定ユニットと、前記測定ユニットの回転中心を前記管路の中心軸線上に位置させるセンタリング手段と、前記測定ユニットを、前記装置本体に対して前記管路の周方向に沿って回転させる回転駆動手段と、を備え、前記測定ユニットは、前記管路の径方向に移動可能な測定子と、前記測定子を前記管路の径方向に移動させて前記測定子の先端を前記管路の内面に当接させる径方向駆動手段とを有し、前記測定子が径方向に移動してその先端が前記管路の内面に当接したときの、前記測定子の移動量が検出されるように構成され、前記測定ユニットの回転中心が、前記管路の中心軸線に対してずれている場合に、前記径方向駆動手段で駆動されるときの前記測定子の移動軌跡が前記管路の中心軸線と交わるように、前記測定子の移動方向と直交する方向に関する位置を調整する位置調整手段をさらに有することを特徴とするものである。

この構成によれば、測定子を管路の径方向に移動させてその先端が管路の内面に当接したときの測定子の移動量を検出することによって、管路の内径を測定することができる。尚、測定子の移動量は、本発明の内径測定装置に備えられた検出手段によって検出されてもよいし、装置とは別に設置されたカメラ等によって検出されてもよい。

さらに、測定ユニットの回転中心が、センタリング手段によって管路の中心軸線上に維持された状態で、回転駆動手段により測定ユニットを管路の周方向に沿って回転させることで、測定子が当接する管路内面の位置を周方向に変更し、管路内面の周方向複数箇所において内径の測定が可能となる。従って、周方向に関して任意の位置で管路の内径測定を行えることから、管路の断面形状が真円でなく、周方向に関して内径が一定でない場合の内径測定に有効である。
また、管路の断面形状が真円でない場合、センタリング手段によって測定ユニットの回転中心と管路の中心（かなりいびつな管路断面の場合は面積中心）を完全に一致させることができず、若干ずれてしまうことがある。ここで、前記回転中心が管路の中心軸線に対して測定子の移動方向と直交する方向にずれた場合、測定子の移動軌跡は管路の中心を通らなくなり、内径を正しく測定できなくなる。本発明によれば、測定子の移動方向と直交する方向に関して、測定ユニットの回転中心が管路の中心軸線からずれている場合でも、測定子の移動軌跡が管路の中心軸線と交わるように、測定子の位置を調整できることから、管路の内径を正しく測定することが可能となる。

第２の発明の管路の内径測定装置は、前記第１の発明において、前記測定ユニットは、２つの前記測定子と、前記２つの測定子を管路の径方向に沿って互いに逆方向にそれぞれ独立して移動させる２つの前記径方向駆動手段を有することを特徴とするものである。

管路の断面形状が真円でない場合には、前記第２の発明において説明したような、測定ユニットの回転中心が、測定子の移動方向と直交する方向において管路の中心からずれる場合の他、測定子の移動方向においてもずれる場合もある。この場合、内径を測定する前（径方向への移動前）の測定子の初期位置が、本来の初期位置に対してその移動方向に関してずれてしまっているため、測定子が径方向に移動して先端が管路の内面に当接したときの移動量を検出しても、内径を正しく測定したことにならない。本発明によれば、測定ユニットが２つの測定子を有し、これら２つの測定子が２つの径方向駆動手段によって、径方向に沿って互いに逆方向に独立して駆動される。従って、測定子の初期位置が基準位置に対して測定子の移動方向にずれていても、２つの測定子の間でそのずれは相殺される。従って、２つの測定子を独立して移動させて管路の内面に当接したときの移動量をそれぞれ検出し、これらの移動量の和を採用することで、測定ユニットの回転中心のずれが内径の測定に影響を及ぼすことがなくなり、管路の内径を正しく測定できることになる。

第３の発明の管路の内径測定装置は、前記第１又は第２の何れかの発明において、前記センタリング手段は、前記装置本体の外側において周方向に等間隔で配置された複数のアウトリガーと、これら複数のアウトリガーをそれぞれ径方向に移動させるアウトリガー駆動手段とを有することを特徴とするものである。

この構成によれば、装置本体の外側に周方向等間隔で配置された複数のアウトリガーをそれぞれ径方向外側に移動させ、広げることによって、装置本体に回転自在に設けられた測定ユニットの回転中心を、管路の中心軸線上に位置させることができる。

第４の発明の管路の内径測定装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記測定子は、その移動方向に沿って目盛りが刻まれたスケールであることを特徴とするものである。

この構成によれば、測定子が管路の径方向に移動したときに、この測定子に刻まれた目盛りも変化することから、測定子の先端が管路の内面に当接したときの目盛りを読み取ることにより、測定子の移動量を検出することができる。

第５の発明の管路の内径測定方法は、前記第１の発明の内径測定装置を用いた管路の内径測定方法であって、前記装置本体を前記管路内の長さ方向途中部に設置する設置工程と、前記センタリング手段により、前記測定ユニットの回転中心を前記管路の中心軸線上に位置させるセンタリング工程と、前記径方向駆動手段により前記測定子を径方向に移動させ、この測定子の先端が前記管路の内面に当接したときの、前記測定子の移動量を検出することにより、前記管路の内径を測定する測定工程を備え、前記測定工程において、前記径方向駆動手段により駆動されるときの前記測定子の移動軌跡が前記管路の中心軸線と交わるように、前記測定子の移動方向と直交する方向に関する位置を調整し、前記回転駆動手段により、前記測定ユニットを前記装置本体に対して前記管路の周方向に沿って回転させることにより、前記管路の内面の前記測定子が当接する位置を周方向に変更して、前記管路内面の周方向複数位置について内径をそれぞれ測定することを特徴とするものである。

本発明によれば、測定工程において、測定子を径方向に移動させてその先端が管路の内面に当接したときの、測定子の移動量を検出することによって、管路の内径を測定することができる。さらに、センタリング工程で、測定ユニットの回転中心を管路の中心軸線上に維持した上で、測定ユニットを管路の周方向に沿って回転させることで、測定子が当接する管路内面の位置を周方向に変更し、管路内面の周方向複数箇所において内径の測定が可能となる。従って、周方向に関して任意の位置で管路の内径測定を行えることから、管路の断面形状が真円でなく、周方向に関して内径が一定でない場合の内径測定に有効である。
また、測定子の移動方向と直交する方向に関して、測定ユニットの回転中心が管路の中心軸線からずれている場合でも、測定子の移動軌跡が管路の中心軸線と交わるように、測定子の位置を調整することで、管路の内径を正しく測定することが可能となる。

第６の発明の管路の内径測定方法は、前記第５の発明において、前記測定ユニットは、管路の径方向に沿って互いに逆方向に移動可能な２つの前記測定子を有し、前記測定工程において、２つの前記測定子を互いに逆方向にそれぞれ独立して移動させ、これら２つの測定子がそれぞれ前記管路の内面に当接するまでの移動量から、前記管路の内径を測定することを特徴とするものである。

本発明によれば、２つの測定子を径方向に沿って互いに逆方向に独立して移動させることで、測定ユニットの回転中心が中心軸線に対して測定子の移動方向にずれている場合でも、２つの測定子の間でそのずれを相殺することができる。

本実施形態の内径測定装置を用いて管路内の内径測定を行っている状態を示す図である。 内径測定装置（アウトリガー縮径状態）を示す図であり、（ａ）は前面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は後面図をそれぞれ示す。 内径測定装置（アウトリガー拡径状態）を示す図であり、（ａ）は前面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は後面図をそれぞれ示す。 測定ユニットの側面図である。 測定ユニットの前面図である。 測定ユニットの上面図である。 測定ユニット（内径測定前の状態）の後面図である。 測定ユニット（内径測定時）の後面図である。 １つの測定子を用いた内径測定と２つの測定子を用いた内径測定とを比較した説明図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態の内径測定装置を用いて管路Ｐ内の内径測定を行っている状態を示す図である。本実施形態の内径測定装置１は、内部に作業者が入ることができない、小口径の既設管路（例えば、内径２５０ｍｍ程度の下水道管）を対象とし、このような小口径の既設管路の内面をライニング材で被覆して補修する際に、事前に管路Ｐの内径を測定するために使用される。

図１に示すように、本実施形態の内径測定装置１は、管路Ｐ内に設置され、ワイヤ２で牽引されることによって管路Ｐ内を移動可能である。また、後ほど詳述するが、内径測定装置１は、複数のアウトリガー１３を広げることによって管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置（センタリング）された状態で、管路Ｐの径方向に測定子３１を移動させて、測定子３１の先端を管路Ｐの内面に当接させるように構成されており、そのときの測定子３１の移動量が、管路Ｐ内において内径測定装置１の後方を走行するテレビカメラ３で検出されることで、管路Ｐの内径を測定することが可能になっている。尚、以下では、図１における左方を前方、右方を後方と定義して説明する。

次に、内径測定装置１の具体的な構成について説明する。図２はアウトリガー縮径状態の内径測定装置１を示す図、図３はアウトリガー拡径状態の内径測定装置１を示す図である。また、図２、図３のそれぞれにおいて、（ａ）は内径測定装置１の前面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は後面図を示す。尚、図３においては、内径測定装置１の内部構造が理解しやすくなるように、（ｂ）や（ｃ）において、断面図や透過図で示している。

図１〜図３に示すように、内径測定装置１は、筒状の装置本体１０と、この装置本体１０の後端部に回転自在に設けられた測定ユニット１１と、装置本体１０の外側に配されたアウトリガー１３を含み、測定ユニット１１の回転中心を管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置させるセンタリング機構１２等を備えている。

筒状の装置本体１０の内部には、後述する測定ユニット１１を回転駆動するモータ１４や、センタリング機構１２のアウトリガー１３を駆動するエアシリンダ１５が収容されている。尚、エアシリンダ１５のロッド１５ａの端部には連結部材１６及びワイヤ連結具１７が連結され、図１に示すように、ワイヤ連結具１７に連結されたワイヤ２を図示しないウインチで引き取ることにより、装置本体１０を管路Ｐの長さ方向（図中左方）へ移動させることが可能になっている。

測定ユニット１１は、筒状の装置本体１０の中心軸線を中心に、周方向に回転可能である。この測定ユニット１１の構造については後ほど詳細に説明する。そして、センタリング機構１２は、装置本体１０の中心軸線を、管路Ｐの中心軸線ＣＬと一致させることによって、測定ユニット１１の回転中心を、管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置させるように構成されている。

センタリング機構１２は、装置本体１０の外側において周方向に等間隔で配置された８つのアウトリガー１３と、これら８つのアウトリガー１３を管路Ｐの径方向にそれぞれ駆動するエアシリンダ１５（アウトリガー駆動手段）を有する。

各アウトリガー１３は一方向に長い形状を有し、その長さは装置本体１０の全長よりも長くなっている。また、装置本体１０が管路Ｐ内を移動した際に、アウトリガー１３の端部が管路Ｐ内面にひっかかって傷つけてしまうことを防止するため、各アウトリガー１３の両端部はそれぞれ径方向内側に湾曲した形状に形成されている。また、８つのアウトリガー１３を駆動するエアシリンダ１５は、装置本体１０の後側部分の内部に収容されている。

エアシリンダ１５の駆動力は、以下の構成を有する伝達機構によって、８つのアウトリガー１３に伝達される。まず、装置本体１０の外周部には、装置本体１０の軸方向に相対移動可能な２つの筒状のスライダ１８，１９が装着されている。２つのスライダ１８，１９は連結部材２０によって互いに連結された上、さらに、連結部材１６を介してエアシリンダ１５のロッド１５ａの先端部に連結されており、ロッド１５ａの進退に連動して２つのスライダ１８，１９は装置本体１０の軸方向（前後方向）に一体的にスライド移動する。一方、各アウトリガー１３は、前後２つのリンク機構２１によって装置本体１０の外周部と連結されている。各リンク機構２１は２つのリンク部材２２，２３で構成され、一方のリンク部材２２は装置本体１０の外周部に直接枢支連結されて、この枢支連結部は装置本体１０の軸方向には移動不能である。また、他方のリンク部材２３は、スライダ１８（１９）に枢支連結されており、この枢支連結部はスライダ１８（１９）とともに装置本体１０に対して軸方向に移動可能である。

図２は、エアシリンダ１５のロッド１５ａが進出した状態であって、８つのアウトリガー１３が装置本体１０の外周に近い位置にある（縮径状態）。この状態から、エアシリンダ１５のロッド１５ａが退入すると、このロッド１５ａの退入動作に伴って２つのスライダ１８，１９が装置本体１０に対して後方（図２（ｂ）の右方）へスライドする。すると、アウトリガー１３と装置本体１０を連結しているリンク機構２１の、２つのリンク部材２２，２３の枢支連結部の距離が狭まる。これによって、図３のように、アウトリガー１３が径方向外側へ移動して装置本体１０の外周から離れ、管路Ｐの内面に押しつけられる（拡径状態）。そして、図１に示されるように、８つのアウトリガー１３がそれぞれ径方向外側に移動して管路Ｐの内面に当接することで、８つのアウトリガー１３の内側に位置している装置本体１０の中心（測定ユニット１１の回転中心）が、管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置することになる。

尚、アウトリガー１３の数は特に限定されるものではないが、アウトリガー１３の数が少ないと、装置本体１０を持ち上げて管路Ｐの中心部に維持することが難しくなり、測定ユニット１１の回転中心が管路Ｐの中心軸線ＣＬからずれやすくなるという問題がある。逆に、アウトリガー１３の数が多すぎると内径測定装置１の重量が大きくなり、取り扱いに支障が出る。これらの点を考慮して、本実施形態ではアウトリガー１３の数を８つにしている。

次に、測定ユニット１１について詳細に説明する。図４は測定ユニット１１の側面図、図５は測定ユニット１１の前面図、図６は測定ユニット１１の上面図、図７、図８は測定ユニット１１の後面図である。但し、図７は内径測定前の状態、図８は内径測定時の状態をそれぞれ示している。また、図４〜図８では、図２、図３で表されているケース部材３４の図示は省略している。さらに、図６は内部構造が分かるように一部断面で示している。図４〜図８に示すように、測定ユニット１１は、ベース部材３０と、ベース部材３０に対して管路Ｐの径方向に沿って互いに逆方向に移動可能な２つの測定子３１ａ，３１ｂと、これら２つの測定子３１ａ，３１ｂをそれぞれ独立して移動させる２つのエアシリンダ３２（径方向駆動手段）と、２つの測定子３１ａ，３１ｂをそれらの移動方向と直交する方向に移動させるモータ３３（位置調整手段）等を備えている。尚、図２、図３に示されるように、ベース部材３０、エアシリンダ３２、及び、モータ３３等の測定ユニット１１の構成要素は、ケース部材３４内に収容されることによって保護されている。

ベース部材３０は、装置本体１０の後端部に管路Ｐの周方向に沿って回転自在に取り付けられている。また、ベース部材３０の回転中心（即ち、測定ユニット１１の回転中心）は、装置本体１０の中心軸線上に位置するように構成されている。具体的には、図３に示すように、筒状の装置本体１０内に、同心状に回転軸２４が回転自在に配されており、この回転軸２４にベース部材３０が連結されている。また、回転軸２４は、装置本体１０内に収容されたモータ１４（回転駆動手段）に連結されており、モータ１４の回転駆動力が回転軸２４を介してベース部材３０に伝達され、ベース部材３０（測定ユニット１１）が装置本体１０に対して回転する。

尚、ベース部材３０には、エアシリンダ３２やモータ３３が取り付けられている。そして、装置本体１０側から回転軸２４の内部を通して、ベース部材３０に取り付けられたエアシリンダ３２へのエア供給を行うことができるように、装置本体１０とベース部材３０は、ロータリージョイントによって接続されている。また、回転軸２４の内部には、ベース部材３０に取り付けられたモータ３３に電力を供給する給電配線も配されている。

図４〜図８に示すように、ベース部材３０には、筒状部材３５を介して、２つの測定子３１ａ，３１ｂや測定子３１ａ，３１ｂを駆動する２つのエアシリンダ３２がベース部材３０に取り付けられている。図６に示すように、筒状部材３５はその側面においてベース部材３０に取り付けられるとともに、ベース部材３０に対してその筒軸方向に移動可能となっている。尚、この筒状部材３５の移動方向は、後で詳述する２つの測定子３１の移動方向（図６の紙面垂直方向）と直交する方向である。筒状部材３５は、その内部に配されたネジ軸３６と螺合連結されており、また、ベース部材３０にはネジ軸３６を回転駆動するモータ３３（位置調整手段）が固定されている。そして、モータ３３によってネジ軸３６が回転駆動されて筒状部材３５が筒軸方向に移動することにより、この筒状部材３５に取り付けられた２つの測定子３１の、その移動方向と直交する方向の位置を調整可能となっている。尚、図４〜図８は、２つの測定子３１の先端が、測定ユニット１１の回転中心Ｃ（図７、図８参照）を通る直線上を移動するときの状態（以下、基準状態ともいう）を示す図である。後で詳しく説明するが、測定ユニット１１の回転中心Ｃが管路Ｐの中心軸線ＣＬ（図１参照）に一致していれば、図７や図８の基準状態を維持することで、２つの測定子３１は管路Ｐの中心を通って管路Ｐの径方向に移動するのであるが、管路Ｐの中心軸線ＣＬ（図１参照）に対してずれている場合にそのずれを補正するために、基準状態に対して、測定子３１の位置を調整できるようになっている。

次に、測定子３１と測定子３１を駆動するエアシリンダ３２の構成について詳細に説明する。図４〜図６に示すように、筒状部材３５のベース部材３０と反対側の側部には、２つのエアシリンダ３２が、筒状部材３５の移動方向（筒軸方向）に並べられた状態で固定されている。尚、図５からわかるように、２つのエアシリンダ３２のロッド３２ａの進出方向は互いに逆方向になっている。２つのエアシリンダ３２のロッド３２ａには２つの移動部材３７がそれぞれ連結され、これら２つの移動部材３７は対応するロッド３２ａの進退動作に応じて移動する。尚、図８に示されているように、各エアシリンダ３２のシリンダ本体３２ｂの外側面には、ロッド進退方向に延び、移動部材３７の移動をガイドするガイド溝３８が形成されている。

図４、図７、図８に示すように、２つの移動部材３７の後面にはそれぞれ２つの測定子３１（３１ａ，３１ｂ）が固定されている。これら２つの測定子３１ａ，３１ｂは、共に一方向に長尺な形状を有し、その長手方向が移動部材３７の移動方向と平行であって、且つ、点対称な位置関係となるように取り付けられている。２つの測定子３１ａ，３１ｂのうち、一方の測定子３１ａは長さ方向に沿って目盛り４０が刻まれたスケールであり、他方の測定子３１ｂには測定子３１ａに刻まれた目盛りの所定位置を指し示す指示部４１が取り付けられている。尚、図１〜図３に示されるように、２つの測定子３１はケース部材３４から露出しており、後方から確認できるようになっている。

また、２つのエアシリンダ３２に連結された２つの移動部材３７の移動方向は互いに逆方向であるので、２つの測定子３１の移動方向も互いに逆方向となる。また、各測定子３１の先端部には、測定子３１の長手方向（図中上下方向）と直交する方向であって、もう一方の測定子３１側（内側）に突出する突出部３９（３９ａ，３９ｂ）が設けられている。図７、図８に示す基準状態にあるときには、２つの測定子３１の突出部３９は測定ユニット１１の回転中心Ｃを通る直線上に沿って、互いに逆方向に移動することになる。また、前述したように、センタリング機構１２によって測定ユニット１１の回転中心Ｃが管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置されているため、２つの測定子３１の突出部３９は、管路Ｐの直径方向においてそれぞれ逆方向に移動する。

２つの測定子３１は、２つのエアシリンダ３２の駆動によってそれぞれ独立して移動し、それらの先端（突出部３９）が管路Ｐの内面にそれぞれ当接する。このときの測定子３１の移動量を検出することによって、管路Ｐの内径の測定が可能となる。具体的には、図７に示すように、測定前の初期状態では、２つのエアシリンダ３２のロッド３２ａがそれぞれシリンダ本体３２ｂ内に退入しており、このとき、測定子３１ｂの指示部４１は、測定子３１ａに刻まれた目盛り４０の端の位置を指している状態である。尚、図７では、指示部４１が指している目盛りの値は１３０ｍｍであるが、この初期値は、図７の初期状態における、２つの測定子３１の先端間の距離である。そして、図７の初期状態から、２つの測定子３１が管路Ｐの径方向に移動して管路Ｐの内面に当接したときのそれぞれの移動量を、前記初期値に足し合わすことによって、実際の管路Ｐの内径が測定されることになる。

図７の初期状態から２つの測定子３１の先端がそれぞれ管路Ｐの内面に当接するまでの間に、図８に示すように、目盛り４０が刻まれた測定子３１ａは下方に移動するとともに、指示部４１が設けられた測定子３１ｂは上方に移動し、指示部４１が指す目盛り４０の値は、初期状態からの２つの測定子３１のそれぞれの移動量を足した量だけ変化する。従って、２つの測定子３１がそれぞれ管路Ｐの内面に当接してそれ以上移動しなくなった図８の状態において、指示部４１が指している目盛り４０の値が管路Ｐの内径となる（図８の例では指示部４１が指している目盛り４０の値である「２０８ｍｍ」）。ここで、先にも述べたが、測定子３１はケース部材３４から外（後方）に露出していることから、内径測定装置１の後方に位置するテレビカメラ３を用いて、指示部４１が指している目盛り４０の値を検出する（読み取る）ことで、内径を測定することが可能となる。

ところで、管路Ｐの断面形状が真円形状であれば、管路Ｐの周方向のどの位置に測定子３１を当接させても、測定される内径の値は変わらないが、管路Ｐの断面形状が扁平状、あるいは、いびつな形状になっている場合には、周方向に径が一定ではないために周方向の１カ所のみで内径の測定を行うだけでは、実際の内径を正しく測定できているとは言い難い。これに対して、本実施形態の内径測定装置１は、測定ユニット１１全体が駆動モータによって回転駆動されるように構成されている。そして、測定ユニット１１の回転中心Ｃが、センタリング機構１２によって管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に維持された状態で、モータ１４により測定ユニット１１を管路Ｐの周方向に沿って回転させることで、２つの測定子３１が当接する管路Ｐ内面の位置を周方向に任意に変更できるため、管路Ｐの周方向３６０°にわたって内径の測定を行うことが可能である。

また、管路Ｐの断面形状が真円でない場合、センタリング機構１２によって測定ユニット１１の回転中心Ｃと管路Ｐの中心（中心軸線ＣＬ）を完全に一致させることができず、少しずれてしまうことがある。具体的には、８つのアウトリガー１３をそれぞれ径方向外側に移動させて拡径させたときに、管路Ｐの断面形状が扁平形状やいびつな形状になっていると、８つのアウトリガー１３が管路Ｐの内面に押しつけられる力がばらつき、場合によっては一部のアウトリガー１３が管路Ｐの内面に当接しなくなり、装置本体１０及び測定ユニット１１を安定して管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に維持することが難しくなる。そこで、本実施形態では、測定ユニット１１の回転中心Ｃが、管路Ｐの中心軸線ＣＬからずれてしまった場合でも、測定子３１によって管路Ｐの内径を正確に測定するための構成を備えている。尚、測定ユニット１１の回転中心Ｃの、管路Ｐの中心軸線ＣＬに対するずれの方向によって、そのずれの影響をなくすための対策は異なる。以下、測定ユニット１１の回転中心Ｃが測定子３１の移動方向（測定子３１の長さ方向）に沿ってずれた場合と、測定子３１の移動方向と直交する方向にずれた場合とに分けて説明する。

（測定子移動方向への中心ずれ対策）
上述したように、本実施形態では、２つの測定子３１ａ，３１ｂを管路Ｐの径方向において逆方向にそれぞれ独立して移動させて、管路Ｐの内面に当接させる構成を採用している。この構成により、測定ユニット１１の回転中心Ｃが、管路Ｐの中心軸線ＣＬに対して測定子３１の移動方向に沿ってずれている場合であっても、正確な内径測定を行うことができるようになっている。

図９は、１つの測定子３１を用いた内径測定と２つの測定子３１（３１ａ，３１ｂ）を用いた内径測定とを比較した説明図である。１つの測定子３１のみで管路Ｐの内径を測定する場合、図９（ａ）のように、測定ユニット１１（測定子３１）の回転中心Ｃが管路Ｐの中心に対してずれていないときには、測定前の初期位置から図中下方に移動して管路Ｐの内面に当接するまでの測定子３１の移動量はＸ１となる。しかし、図９（ｂ）のように、回転中心Ｃが測定子３１の移動方向に沿って、例えば、図中下方にずれている場合には、その回転中心Ｃのずれによって、測定前の初期位置が本来の位置からずれてしまっているため、初期位置から管路Ｐの内面に当接するまでの測定子３１の移動量はＸ２となり、（ａ）のときの移動量Ｘ１よりも小さくなってしまう。そのため、管路Ｐの内径を正確に測定したことにはならない。

一方、本実施形態では、図９（ｃ）のように、２つの測定子３１ａ，３１ｂをそれぞれ逆方向に独立して移動させる。この構成において、（ｂ）と同様に、測定ユニット１１の回転中心Ｃが管路Ｐの中心に対して測定子３１の移動方向にずれている場合には、図中下方に移動する測定子３１ａの移動量はＸ２となり、（ａ）のときの移動量Ｘ１よりも小さくなる。しかし、この測定子３１ａの移動量Ｘが小さくなった分だけ、図中上方に移動するもう１つの測定子３１ｂの移動量Ｙが大きくなる（Ｙ２）。つまり、２つの測定子３１ａ，３１ｂの間で回転中心Ｃのずれが相殺されることから、２つの測定子３１のそれぞれの移動量の和から、管路Ｐの内径を正しく測定できることになる。

（測定子移動方向と直交する方向への中心ずれ対策）
測定ユニット１１の回転中心Ｃが、管路Ｐの中心軸線ＣＬに対して測定子３１の移動方向と直交する方向にずれた場合には、測定子３１の移動軌跡が管路Ｐの中心軸線ＣＬを通らなくなり、内径を正しく測定できなくなる。そこで、エアシリンダ３２により駆動されるときの測定子３１の移動軌跡が管路Ｐの中心軸線ＣＬと交わるように、測定子３１の移動方向と直交する方向の位置を、図７や図８に示される基準状態から調整する。具体的には、図６に示すように、モータ３３によって筒状部材３５をその筒軸方向に移動させることにより、筒状部材３５に取り付けられた測定子３１の、その移動方向と直交する方向の位置を調整する。このようにして、測定子３１の移動軌跡が管路Ｐの中心軸線ＣＬと交わるように測定子３１の位置が調整されることで、２つの測定子３１が管路Ｐの直径方向に移動することになり、管路Ｐの内径を正しく測定できることになる。

尚、上述した内径測定装置１において、センタリング機構１２のアウトリガー１３を駆動するエアシリンダ１５（アウトリガー駆動手段：図３参照）、測定ユニット１１を回転駆動するモータ１４（回転駆動手段：図３参照）、測定子３１を径方向に移動させるエアシリンダ３２（径方向駆動手段：図４〜図６参照）、及び、測定子３１の位置調整用モータ（位置調整手段：図６参照）のそれぞれの動作は、内径測定装置１と接続されたコントロールボックス（図示省略）の操作によって制御されるようになっている。

次に、上述した内径測定装置１を用いた管路Ｐの内径測定方法について主に図１を参照して説明する。まず、８つのアウトリガー１３の縮径状態（図２の状態）で、内径測定装置１のワイヤ連結具１７にワイヤ２を連結し、さらに、図示外のウインチでワイヤ２を引き取ることにより、内径測定装置１を管路Ｐ内に引き込む。そして、管路Ｐの長さ方向途中部の所定の測定位置に設置する（設置工程）。また、管路Ｐ内において、内径測定装置１の後方においてテレビカメラ３を走行させる。

内径測定装置１を所定の測定位置に設置したら、エアシリンダ１５により８つのアウトリガー１３をそれぞれ径方向外側に移動させて、管路Ｐの内面に押し当てた拡径状態とし、装置本体１０の中心軸線（即ち、測定ユニット１１の回転中心）を管路Ｐの中心軸線ＣＬ上に位置させて、その状態を維持する（センタリング工程）。

次に、測定ユニット１１の２つのエアシリンダ３２（図４〜図６参照）により２つの測定子３１をそれぞれ管路Ｐの径方向外側に移動させ、それぞれの先端部（突出部３９）が管路Ｐの内面に当接するまでの移動量を検出することにより、管路Ｐの内径を測定する（測定工程）。本実施形態においては、図７、図８に示されるように、測定子３１ｂの指示部４１が指している、測定子３１ａの目盛り４０の値を、後方に位置するテレビカメラ３を用いて読み取ることによって、管路Ｐの内径を測定する。

この測定工程において、装置本体１０内に収容されたモータ１４により、測定ユニット１１を装置本体１０に対して管路Ｐの周方向に沿って回転させて、管路Ｐの内面の測定子３１が当接する位置を周方向に変更し、管路Ｐ内面の周方向複数位置について内径をそれぞれ測定する。そして、これら複数の測定値から１つ（例えば、最大値）を選択する、あるいは、平均値を取るなどして、内径の代表値を決定する。または、周方向複数箇所で測定された内径の値から、管路の断面形状を推測することもできる。このように、周方向に関して任意の複数の位置で管路Ｐの内径測定を行うことで、管路Ｐの断面形状が真円でなく、周方向に関して内径が一定でない場合でも、内径を正確に把握できる。

ここで、測定工程において、測定ユニット１１の回転中心が管路Ｐの中心軸線ＣＬに対して、測定子３１の移動方向（長手方向）と直交する方向にずれている、即ち、測定子３１の移動軌跡が管路Ｐの中心軸線ＣＬから外れていることが、テレビカメラ３によって確認できた場合には、図６に示されるモータ３３によって、測定子３１の移動軌跡が管路Ｐの中心軸線ＣＬと交わるように、測定子３１の移動方向（長手方向）と直交する方向の位置を調整する。これにより、２つの測定子３１が管路の中心を通って直径方向に移動することになり、管路Ｐの内径を正しく測定できる。尚、モータ３３による測定子３１の移動量（調整量）をデジタル信号にして管路Ｐ外に設置された表示機に取り出し、表示機によってその移動量を表示し、位置調整を行うようにしてもよい。

また、測定ユニット１１の回転中心が管路Ｐの中心軸線ＣＬに対して、測定子３１の移動方向（長手方向）にずれている場合であっても、２つの測定子３１をそれぞれ独立して移動させることにより２つの測定子３１の間でそのずれが相殺されるため、管路Ｐの内径を正しく測定できる。

このようにして、ある測定位置での内径測定が終了すると、一旦、図２に示されるように８つのアウトリガー１３を縮径状態にした後に、再び、内径測定装置１をワイヤ２で牽引して前方へ所定距離移動させ、別の測定位置において内径測定を行う。尚、管路Ｐ内の測定位置については管路Ｐの長さや種類等に応じて適宜決定すればよいが、複数本の管が長さ方向に接続されることによって既設管路Ｐが構成されている場合、管単位で内径のばらつきが生じていることも多いため、１つの管について内径測定を少なくとも１回は行うようにする。

以上のように、管路Ｐの途中部における内径を正しく測定し、その測定結果に基づいて、管路Ｐの補修材の径や材質といった各種条件を決定することができるため、補修不良が生じるのを極力防止できる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、測定子３１が管路Ｐの内面に当接したときの移動量を、内径測定装置１の後を走行するテレビカメラ３により目盛り４０を読み取ることで検出していたが、内径測定装置自身が、測定子３１の移動量を検出する検出手段を備えていてもよい。例えば、測定子３１が管路Ｐの内面に当接したときの、エアシリンダ３２のロッド伸張量（ストローク）から、測定子３１の移動量が検出されるように構成されてもよい。あるいは、光学式センサ等の公知のセンサによって測定子３１の移動量が検出されてもよい。

２］センタリング機構１２のセンタリング精度が高い、あるいは、管路Ｐの断面形状の非真円度がそれほど大きくない場合など、測定ユニット１１の回転中心の、管路Ｐの中心軸線ＣＬに対するずれが小さい場合には、内径測定に及ぼす影響は小さく、回転中心のずれへの対策は不要となる。この場合には、１つの測定子３１のみで内径を測定するように構成されてもよい。あるいは、測定子３１の、その移動方向と直交する方向の位置を調整するための構成（図６のモータ３３やネジ軸３６等）が省略されてもよい。

３］内径測定装置が管路Ｐ内をスムーズに移動できるように、装置の外周部に車輪やローラ等が設けられてもよい。例えば、前記実施形態の内径測定装置１において、装置本体１０を取り囲むように配置されている８つのアウトリガー１３にそれぞれ車輪が取り付けられて、各車輪が管路Ｐの内面を走行するように構成されてもよい。また、内径測定装置１が前記車輪等を駆動するモータ等の駆動源を有し、管路Ｐ内を自走するように構成されてもよい。

４］前記実施形態では、測定ユニット１１の回転中心が管路Ｐの中心軸線からずれている場合に、モータ３３（図６参照）によって測定子３１を一方向（移動方向と直交する方向）に移動させて位置を調整しているが、この調整機構をもう１組設けて、直交する２方向の位置をそれぞれ調整できるように構成されてもよい。

１ 内径測定装置
１０ 装置本体
１１ 測定ユニット
１２ センタリング機構
１３ アウトリガー
１４ モータ（回転駆動手段）
１５ エアシリンダ（アウトリガー駆動手段）
３１ａ，３１ｂ 測定子
３２ エアシリンダ（径方向駆動手段）
３３ モータ（位置調整手段）
４０ 目盛り
Ｃ 回転中心
ＣＬ 中心軸線
Ｐ 管路

Claims (6)

1. 装置本体と、
   前記装置本体に管路の周方向に沿って回転自在に設けられた測定ユニットと、
   前記測定ユニットの回転中心を前記管路の中心軸線上に位置させるセンタリング手段と、
   前記測定ユニットを、前記装置本体に対して前記管路の周方向に沿って回転させる回転駆動手段と、
   を備え、
   前記測定ユニットは、前記管路の径方向に移動可能な測定子と、前記測定子を前記管路の径方向に移動させて前記測定子の先端を前記管路の内面に当接させる径方向駆動手段とを有し、前記測定子が径方向に移動してその先端が前記管路の内面に当接したときの、前記測定子の移動量が検出されるように構成され、
   前記測定ユニットの回転中心が、前記管路の中心軸線に対してずれている場合に、前記径方向駆動手段で駆動されるときの前記測定子の移動軌跡が前記管路の中心軸線と交わるように、前記測定子の移動方向と直交する方向に関する位置を調整する位置調整手段をさらに有することを特徴とする管路の内径測定装置。
2. 前記測定ユニットは、
   ２つの前記測定子と、前記２つの測定子を管路の径方向に沿って互いに逆方向にそれぞれ独立して移動させる２つの前記径方向駆動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の管路の内径測定装置。
3. 前記センタリング手段は、前記装置本体の外側において周方向に等間隔で配置された複数のアウトリガーと、これら複数のアウトリガーをそれぞれ径方向に移動させるアウトリガー駆動手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の管路の内径測定装置。
4. 前記測定子は、その移動方向に沿って目盛りが刻まれたスケールであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の管路の内径測定装置。
5. 請求項１に記載の内径測定装置を用いた管路の内径測定方法であって、
   前記装置本体を前記管路内の長さ方向途中部に設置する設置工程と、
   前記センタリング手段により、前記測定ユニットの回転中心を前記管路の中心軸線上に位置させるセンタリング工程と、
   前記径方向駆動手段により前記測定子を径方向に移動させ、この測定子の先端が前記管路の内面に当接したときの、前記測定子の移動量を検出することにより、前記管路の内径を測定する測定工程を備え、
   前記測定工程において、前記径方向駆動手段により駆動されるときの前記測定子の移動軌跡が前記管路の中心軸線と交わるように、前記測定子の移動方向と直交する方向に関する位置を調整し、前記回転駆動手段により、前記測定ユニットを前記装置本体に対して前記管路の周方向に沿って回転させることにより、前記管路の内面の前記測定子が当接する位置を周方向に変更して、前記管路内面の周方向複数位置について内径をそれぞれ測定することを特徴とする管路の内径測定方法。
6. 前記測定ユニットは、管路の径方向に沿って互いに逆方向に移動可能な２つの前記測定子を有し、
   前記測定工程において、２つの前記測定子を互いに逆方向にそれぞれ独立して移動させ、これら２つの測定子がそれぞれ前記管路の内面に当接するまでの移動量から、前記管路の内径を測定することを特徴とする請求項５に記載の管路の内径測定方法。

Images