JP5636178B2 - 管路内径測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、管路内径測定装置、特に、既設管路内に導入して管路の特定の箇所或いは管路内を走行しつつ管路の内径を測定する管路内径測定装置に関する。

地下に敷設された下水道管路は、当初から内径寸法に誤差がある場合が有り、また、長年に亘る使用で、例えば、下水から発生する硫化水素等の酸性物質の腐蝕により老朽化し、更に土圧による静荷重、特に重量車両が地表面を走行することに起因する活荷重により管の断面が大きく変化してしまうことがある。このような断面変形した管路では、強度の低下や流下能力の低下が生じ、その結果、浸入水や漏水を発生するばかりでなく、地盤の陥没等を引き起こすことがある。この様な事態を防止すべく、管路の健全度を定期的に計測して把握することが必要である。このような管路の健全度を把握するためには、内径測定が簡易で非常に有効な方法である。

また、老朽化して健全度が低下した管路に対する補修工事は、例えば、浸入水の発生箇所を部分的に止水する工法や管路全体を補強するため管路内に未硬化の管状ライニング材を空気圧で反転させながら挿入して、その後、管状ライニング材を拡径させた状態で熱または光線によって硬化させるライニング工法が周知であるが、この補修工事を行う場合は、施工前に管の内径に適合する管状ライニング材を選択することが、高品質な管路の内壁の仕上がりのために重要である。一方、施工後においても、管路の内壁の品質の確認のために、補修工事の仕上がり具合を把握する必要がある。これらのライニング材の選択及び補修工事の仕上がり具合を把握する場合も、上記した管路の内径測定が必要となる。

特許文献１には、管路の内径を測定する装置が開示されており、この内径測定装置は、管路に導入可能な中空円筒状の本体部を有し、この本体部をセンターリング手段により、管内中心軸線上に常時保持している。そして、その本体部に管路の内径を測定する測定部が設けられている。

すなわち、このセンターリング手段によって、測定部を備える本体部が管内中心軸線上に保持することによって、管路の内径の測定が可能となっている。そして、センターリング手段の具体手な開示としては、パンタグラフ方式のものが示されており、２等辺３角形状のリンク構造物が、本体部の外周部に１２０°の間隔で３箇所設置されている。このパンタグラフ構造により、本体部は管路の内壁からの反力を三方から均等に受けることとなり、本体部は常に管路の中心、すなわち、同軸上に保持されている。

特開２００５−２１４９５８号公報

しかしながら、上記従来技術におけるセンタリング構造は、複数のアーム部材を回動可能に連結し、更に、アーム部材の一端をスライドさせる機構などが必要であり、製造の煩雑さや製造費の増大、更には装置全体の重量の増大を回避することが困難である。また、パンタグラフ構造などの複雑な機構において、バネ装置の管理、例えば、パンタグラフ構造により得られる反力を常に均等に保つことも容易ではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構造で管路内径の計測手段を常に適切な位置に保持することができる軽量かつ製造容易な管路内径測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る管路内径測定装置は、
測定対象の管路内を走行しつつ前記管路の内径を測定する管路内径測定装置において、前記管路の中央位置に保持された状態で該管路の内径を計測可能な内径計測手段と、該内径計測手段を保持し前記管路内を走行する装置本体部と、を有し、前記装置本体部は、前記内径計測手段を内径の計測が可能な状態で、１個又は前記管路の伸長方向に位置をずらして複数個保持した躯体部と、該躯体部に、前記管路内への導入状態にて、管路の周方向に等間隔に位置するように複数個固定され、それぞれ前記管路の内壁に押圧当接されて弾性変形することで前記躯体部をその中心位置が前記管路の中心位置と略一致するように支持する弾性体と、を備え、前記躯体部は、略正８角形の枠体として形成され、前記複数の弾性体は、前記枠体の８つの辺の一辺おきに、それぞれ１枚づつ合計４個固定され、前記内径測定手段は、前記弾性体の固定されていない対向する辺を貫通して取り付けられたことを特徴とする。

この構成によれば、管路内径を連続的に正確に測定するために必要な管路内における１又は複数の内径計測手段の保持状態を簡単な構成によって確保することが可能となっている。すなわち、躯体部に管路の周方向に等間隔で複数設置された弾性力発生手段の管路内壁への押圧による弾性変形によって、安定した中心位置での計測手段の設置が達成される。したがって、複雑なリンク機構などの設置や他の付勢手段の設置が不要であり、装置の構成の単純化、軽量化が図られている。
また、簡単な構成により躯体部が構成され、一辺おきに４枚の弾性力発生手段が設置され、すなわち、ほぼ９０度間隔で弾性力発生手段による管路内壁に対する押圧設置が可能となる。また、弾性力発生手段の設けられない躯体部の辺には、対向する辺に計測手段を設置すること等が可能となり、躯体部による計測手段の保持における「心出し」をより簡単に行うことが可能である。

請求項２に係る管路内径測定装置は、請求項１に係る管路内径測定装置において、
前記複数の弾性体は、それぞれ略長方形状の平板状に形成された弾性板状体として構成され、前記管路内への導入状態において長辺側が前記管路の管軸方向に略平行となるようにその中央部で前記躯体部に固定され、前記弾性板状体の長手方向の両端外側面には、それぞれ前記管路の内壁に押圧当接されて前記弾性板状体の弾性変形を生ぜしめ、且つ、前記装置本体部の管路内での走行を円滑化する突出部が設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、弾性体を板状体という極めてシンプルな構造によって構成しており、その弾性板状体はその中央部で躯体部に固定され、その両端が押されて撓（しな）るように弾性変形することで、躯体部を管路内にて的確に支持することができる。そして、両端の突出部の存在により、各弾性板状体はそれぞれ２箇所で管路内壁に当接されて、走行抵抗を低減し、管路内での装置全体の円滑な走行を達成している。

請求項３に係る管路内径測定装置は、請求項２に係る管路内径測定装置において、
前記突出部は、
前記管路内壁への押圧当接状態で前記走行時に回転可能な走行用回転体として形成されたことを特徴とする。この構成によれば、例えば突出部が、車輪や球体を回転可能に設置することで構成され、簡単な構成により、装置の管路内での走行時における抵抗を小さいものとすることができ、小さい力で装置全体を走行させることが可能となる。

請求項４に係る管路内径測定装置は、請求項２又は３の何れか１項に係る管路内径測定装置において、
前記複数の弾性板状体が、弾性を有する金属板と板状の弾性樹脂部材とを積層して構成されたことを特徴とする。この構成によれば、良好な弾性を有する板状体を軽量に構成することができ、装置の操作性が向上する。

請求項５に係る管路内径測定装置は、請求項１〜４の何れか１項に係る管路内径測定装置において、
前記内径測定手段の取付は、前記弾性力発生手段の固定されていない対向する２組の辺のそれぞれに前記管路の伸長方向の位置をずらして、且つ前記管路の周方向の回転角がほぼ９０度異なるように取り付けられたことを特徴とする。この構成によれば、測定装置の１回の管路内走行によって、ほぼ直交する２方向での管路の内径測定を同時に行うことができる。したがって、より的確な管路の内径情報を取得することが可能となる。

請求項６に係る管路内径測定装置は、請求項１〜５の何れか１項に係る管路内径測定装置において、
前記弾性力発生手段は、隣り合う何れか２個の弾性力発生手段の弾性力を他の２個の弾性力発生手段の弾性力よりも強くし、該弾性力を強くした２個の弾性力発生手段側を管路内設置状態における下方側として設置する様にしたことを特徴とする。

この構成により、弾性力を強くした２個の弾性体側を管路内設置状態における下方側にして設置することで、内径計測手段の管路内における心だしをより的確に行うことが可能となる。すなわち、４箇所の弾性体の全てが同じ弾性力を有する場合、管路内径測定装置が管路内に設置されたとき、当該装置の重量が付加される下側の弾性体は、上側の弾性体よりも撓み量は大きくなる。したがって、この下側に位置する弾性体の弾性力を強くしておくことで、略正８角形の枠体の中心位置をより正確に心だしすることが可能となる。

この発明によれば、管路内径を測定する計測手段を簡単な構造の軽量な構成によって保持することができ、かつ、管路の内径を常に的確に測定することの可能な位置に計測手段が保持される。これにより、管路内径測定装置による管路全体の内径変化を的確に把握するための操作性が向上し、既設管路の補修における前段階の管路の状態の確認作業等が円滑且つ正確なものとなる。

本発明の実施の形態に係る管路内径測定装置の概略を説明する斜視図である。 図１の管路内径測定装置が、管路内に導入された状態の管軸方向に直交する方向の概略断面図である。 内径計測器を２個取り付けた実施の形態についての図１の管軸方向に直交する方向の概略断面図である。 図２の一部省略ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 実施の形態に係る計測器の保持状態説明図である。 内径計測器の一例を示す説明図である。 実施の形態に係る管路内径測定装置の管路内における動作状態を示す説明図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施の形態に係る管路内径測定装置１０の全体構成を示しており、図示のように、管路内径を測定するための計測手段である内径計測器１２を装置本体部１４によって、その装置本体部１４のほぼ中央部にて保持している。

図２は、図１に示した管路内径測定装置１０の断面形状、すなわち、測定対象である管路１００に導入された状態における管軸方向に直交する方向の断面形状を示している。また、図３は内径計測器１２を複数個設けた場合の断面形状を示しており、図４は装置本体部１４の構造を示す概略断面図であり、内径計測器及びその取付のための構造等は省略して示している。以下、図１から図４に基づいて、管路内径測定装置１０の具体的構成を説明する。

本実施の形態に係る装置本体部１４は、躯体部である略正８角形の枠体部１６を有している。この枠体部１６は、例えば、平板状の剛性を有する部材を屈曲させて構成され、全体として略正８角柱状に形成されている。そのサイズは、例えば、対向辺間の長さが１２ｃｍ〜８０ｃｍ程度であり、測定対象の管路の管径に合わせて種々選択される。

そして、この枠体部１６の外側面に弾性体が設けられている。本実施の形態では、弾性板状体１８を用いており、この弾性板状体１８が固定されている。弾性板状体１８は、図１から理解されるように、所定長さ（例えば、３０ｃｍ〜１００ｃｍ）の長方形状の平板形状に構成されている。本実施の形態では、十分な弾性を確保できるステンレス等の金属プレート１８ａとゴムその他の樹脂プレート１８ｂとを積層して貼着して形成している。

弾性板状体１８は、８角柱状の枠体部１６の８つの辺の一辺おきに、それぞれ１枚づつ固定され、すなわち４枚が９０度間隔で設置されている。この様に、枠体部１６が略正８角形の形状を有しているので、簡単に４方向への均等な配分での弾性板状体１８の設置が可能となっている。そして、弾性力をほぼ共通にする４枚の弾性板状体１８を同様の取付状態で取り付けている。

また、本実施の形態では、弾性板状体１８の取付けは、長手方向のほぼ中央位置で、締結部材２０によって枠体部１６の１辺の外側面に固定することで行われている。したがって、図示のように、枠体部１６の両側に弾性板状体１８が伸長する形態をなしており、４枚の弾性板状体１８−１〜１８−４は、それぞれ１辺おき、すなわち、周方向に９０度の間隔で放射方向に同様の取付け角で固定されている。すなわち、２枚の対向する弾性板状体１８が互いに１８０度で対き合っている。

更に、各弾性板状体１８の長手方向の両端外側面には、それぞれ突出部が設けられている。この突出部は、装置本体部１０の計測対象である管路内での走行を円滑化するため、すなわち、装置の管路内での走行時における抵抗を小さいものとするため、本実施の形態では、円筒形の台座２２の先端部に球体２４を回転自在に装填した走行ローラー部２６として構成されている。

次に、装置本体部１０への計測手段の設置について説明する。図１から理解されるように、内径計測器１２は、枠体部１６の弾性板状体１８の設けられない対向する２辺に設けられている。すなわち、内径計測器１２を挿通させるための開口１６ａを枠体部１６の２辺に形成し、その開口１６ａに内径計測器１２を挿通して、固定している。

図５は、枠体部１６への内径計測器１２の装着状態の一例を示す説明図であり、枠体部１６と内径計測器１２以外の構成要素を省略して示している。図示のように、内径計測器１２は、枠体部１６の対向する２辺１６ｂ、１６ｃに形成された開口に挿通された状態にあり、その装着状態をガタつきのない安定した状態とするために、サポート部材２８が２辺１６ｂ、１６ｃの取り付けられ、このサポート部材２８と内径計測器１２とを結合部材３０によって固定している。この装着により、内径計測器１２は、枠体部１６に安定して取付固定される。

上述のように、枠体部１６は、略正８角形状（図２参照乞う）を有しており、対向する２辺１６ｂ、１６ｃの中央位置に内径計測器１２を取り付けることで、内径計測器１２の心出しが確実に行われる。すなわち、図２に示したように、内径計測器１２によって的確に管路の内径を測定するために、管路の軸心を内径計測器１２の中心線が通過するように設置することで常に正しい内径の測定が可能となるものである。

図３は、内径計測器１２を複数個設置した例を示しており、本実施の形態では内径計測器１２を２個（１２−１，１２−２）設置している。図示のように、２本目の内径計測器１２−２の取付が、図２に示した構成における内径計測器１２の固定されていない枠体部１６の対向する２辺１６ｄ、１６ｅに対して行われている。すなわち、枠体部１６における管路伸長方向の異なる位置に内径計測器１２−２が取り付けられている。そして、２本の内径計測器１２−１，１２−２は、互いに管路１００の周方向の回転角がほぼ直角をなすように取り付けられている。すなわち、互いに直交する様に取り付けられている。

本実施の形態によれば、管路内径測定装置の１回の管路内走行によって、ほぼ直交する２方向での管路の内径測定を同時に行うことができ、同時に複数の内径データを確認することが可能となり、より的確な管路の内径測定が達成される。

また、この内径計測器１２の装置への的確な装着、すなわち、心出しのためには、装置全体の管路内における設置状態の調整が重要であり、上記実施の形態によれば、４枚の弾性板状体１８−１〜１８−４は、弾性力がほぼ同じになるように共通の厚さ、共通の材質のものが用いられている。本実施の形態では、弾性板状体１８は、上述のようにステンレス製の基板１８ａとこの基板１８ａに貼着された硬質のゴム板１８ｂとから構成されている。両者はほぼ同一のサイズと平面形状を有し、硬質ゴム板１８ｂの方が厚い構成となっている。なお、基板１８ａは、十分な弾性力を得ることのできる金属であれば種々の材料を用いることが可能である。

本実施の形態に係る略正８角形の枠体部１６及び４枚の弾性板状体１８−１〜１８−４による内径計測器１２の具体的な心出し設置について説明する。上述のように、４枚の弾性板状体１８−１〜１８−４には、それぞれ両端部に、台座２２及び球体２４を有する走行ローラー部２６が設けられている。そして、図２〜図４から理解されるように、周方向の４箇所の走行ローラー部２６の先端部の球体２４がなす回転輪郭ライン２００は、導入される管路の内壁ライン１００よりも大きなサイズに設定されている。すなわち、枠体部１６のサイズ及び弾性板状体１８の厚さ、及び突出部である走行ローラー部２６の突出高さは、上記の様に球体２４の先端の回転輪郭ライン２００が管路内壁の１００よりも大きくなるようサイズ調整されている。

したがって、この実施の形態に係る管路内径測定装置１０を管路内に導入した場合、各弾性板状体１８は、管路の内壁によって押し曲げられた状態となる。すなわち、枠体部１６への固定部を中心としてその両端が撓んだ状態となる。すなわち、各弾性板状体１８は、それぞれ両端部にある各球体２４が管路内壁に衝突し、各弾性板状体１８は弾性変形した状態となる。そして、各弾性板状体１８は、周方向に等間隔に在り、同一の構成を有しているので、枠体部１６は管路内のほぼ中央部に的確に保持された状態となる。したがって、上述のように、この枠体部１６のほぼ中央位置で保持されている内径計測器１２は、的確に管路の中心を通る位置で保持された状態が保たれる。

なお、上記実施の形態では、弾性板状体１８の弾性力はそれぞれほぼ共通するものを用いたが、より緻密な心出しを行うために、隣り合う何れか２個の弾性板状体１８を他の２個の弾性板状体１８よりもその弾性力を強くすることも可能である。そして、弾性力を強くした２個の弾性板状体１８が管路１００内への設置状態で下方側となるよに設置して管路１００の内径測定を行うものである。

この構成によれば、弾性力を強くした２個の弾性板状体１８は、管路１００内で管路内径測定装置１０の重量を受けることとなるが、他の２個の弾性板状体１８よりも弾性力が強くなっているため、その反発力で撓み量は、上側に位置する弾性板状体１８よりも少ない。これにより、枠体部１６に取り付けられた内径計測器１２の管路１００内における心だしはよりズレのない正確なものとなる。

なお、上記実施の形態では、略正８角形の枠体部１６を用いた例を示したが、枠体部の形状はこれに限られず、例えば、略正１２角形のものを用いることも可能である（図示せず）。その場合、内径計測器１２を各６０度間隔で枠体部の対向辺に取り付け、内径計測器１２の取り付けられていない枠体部の対向辺のうち、３箇所、又は６箇所に弾性板状体１２を取り付けるようにすることが可能である。この構成によれば、１回の走行で３方向の管路の内径を測定することが可能となる。

また、同じく図示しないが、図１の実施の形態の様に内径計測器１２を１個のみ装着する装置構成を用い、この装置を管路内で管路の軸中心に回転させて測定箇所を変更する構成としても良い。すなわち、管路の開放端からの操作により管路内径測定装置１０自体を回転可能な構成とすることも可能である。

次に、図６は、本実施の形態において用いた一例としての内径計測器１２であり、既知の装置である。図示のように、大径部分である計測器本体部１２ａと、この計測器本体部１２ａ内に一部が挿入された状態で装着され、且つその挿入長さが変位可能とされた伸縮部１２ｂとを有している。伸縮部１２ｂは伸長する方向に付勢された構成を有している。また、両端部には、測定対象である管路の内壁に当接された状態で走行容易とするための回転球体１２ｃと車輪１２ｄが設けられている。なお、回転球体１２ｃは回転自在であり、当接面に対して回転することで円滑に摺動移動可能である。また、車輪１２ｄが装着されている部分についても長手方向軸を中心に回転可能に構成され、当接面に対する円滑な摺動移動が確保されている。

この内径計測器１２を枠体部１６に装着して、管路内を走行し、各位置における管路の直径を測定するものであり、計測器本体部１２ａには、目盛り表示部１２ｆが設けられ、例えば、基準のサイズに対するプラス、マイナスの表示がなされている。

図７は、上記実施の形態に係る管路内径測定装置１０を用いて実施に管路３００の内径測定を行っている状態を示している。図示のように、管路内径測定装置１０は、管路３００内に導入され、各弾性板状体１８の撓み（弾性変形）による反発力によって枠体部１６及び内径計測器１２は、管路３００の中央位置に保持され、的確に管路３００の内径を測定可能な状態が保たれている。この状態で、管路内径測定装置１０は管路３００内を走行するが、この走行は、例えば、ワイヤ４００を用いて図上５００方向に牽引することで行われる。このために、本実施の形態では、ワイヤ４００を取り付けるためのワイヤ取り付け部４０が枠体部１６の辺に設けられている。なお、この管路内径測定装置１０の走行は、本実施の形態のように、牽引によるものに限定されるものではなく、この管路内径測定装置１０に自走可能な走行装置を先導させるように取り付けたり、この管路内径測定装置１０自体に自走のための駆動部を設けることも可能である。

更に、本実施の形態では、カメラ４２が枠体部１６の所定の辺に設けられており、このカメラ４２によって、内径計測器１２の目盛り表示部１２ｆを常に監視し、その映像データを外部に送信する様にしている。これにより、調査対象の管路の外部でこの目盛り表示部１２ｆを確認し、適宜、管路の内径の変化などをチェックすることが可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、内径測定器１２の管路内径を測定するための的確な保持を軽量で且つ簡単な構成の枠体部１６及び弾性板状体１８によって行うことができ、複雑な構成を伴う従来装置に比し、製造の容易化、操作性の向上等を達成することが可能である。

なお、本発明に係る管路内径測定装置は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、枠体部１６は、略正８角形の形状を有する板状体の例を示したが、この形状に限られるものではなく、弾性板状体１８を均等に配置固定することのできる形状を有していれば足り、例えば、略円筒形の板状体や他の多角形状に構成することも可能である。また、突状体の構成も台座２２と球体２４の構成に限られるものではなく、車輪などの他の走行容易化手段を用いることも可能である。更に、実施の形態では、弾性体を板状体の構成としたが、これに限られず、バネなどの付勢手段により、管路内壁を押圧する部材を管路の周方向に等間隔に位置するように躯体部に設けることでも構成することが可能である。

１０ 管路内径測定装置
１２ 内径計測器
１４ 装置本体部
１６ 枠体部
１８ 弾性板状体
２２ 台座
２４ 球体
２６ 走行ローラー部
２４ カメラ
１００ 管路

Claims (6)

1. 測定対象の管路内を走行しつつ前記管路の内径を測定する管路内径測定装置において、
   前記管路の中央位置に保持された状態で該管路の内径を計測可能な内径計測手段と、
   該内径計測手段を保持し前記管路内を走行する装置本体部と、を有し、
   前記装置本体部は、
   前記内径計測手段を内径の計測が可能な状態で、１個又は前記管路の伸長方向に位置をずらして複数個保持した躯体部と、
   該躯体部に、前記管路内への導入状態にて、管路の周方向に等間隔に位置するように複数個固定され、それぞれ前記管路の内壁に押圧当接されて弾性変形することで前記躯体部をその中心位置が前記管路の中心位置と略一致するように支持する弾性体と、を備え、
   前記躯体部は、
   略正８角形の枠体として形成され、
   前記複数の弾性体は、
   前記枠体の８つの辺の一辺おきに、それぞれ１枚づつ合計４個固定され、
   前記内径測定手段は、
   前記弾性体の固定されていない対向する辺を貫通して取り付けられたことを特徴とする管路内径測定装置。
2. 前記複数の弾性体は、それぞれ略長方形状の平板状に形成された弾性板状体として構成され、前記管路内への導入状態において長辺側が前記管路の管軸方向に略平行となるようにその中央部で前記躯体部に固定され、
   前記弾性板状体の長手方向の両端外側面には、それぞれ前記管路の内壁に押圧当接されて前記弾性板状体の弾性変形を生ぜしめ、且つ、前記装置本体部の管路内での走行を円滑化する突出部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の管路内径測定装置。
3. 前記突出部は、
   前記管路内壁への押圧当接状態で前記走行時に回転可能な走行用回転体として形成されたことを特徴とする請求項２に記載の管路内径測定装置。
4. 前記複数の弾性板状体は、
   可撓性を有する金属板と板状の弾性体とを積層して構成したことを特徴とする請求項２又は３の何れか１項に記載の管路内径測定装置。
5. 前記内径測定手段の取付は、
   前記弾性体の固定されていない対向する２組の辺のそれぞれに前記管路の伸長方向の位置をずらして、且つ前記管路の周方向の回転角がほぼ９０度異なるように取り付けられたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の管路内径測定装置。
6. 前記弾性体は、
   隣り合う何れか２個の弾性体の弾性力を他の２個の弾性体の弾性力よりも強くし、該弾性力を強くした２個の弾性体側を管路内設置状態における下方側として設置する様にしたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の管路内径測定装置。

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