JP6737626B2 - 管内作業装置誘導治具 - Google Patents

Description

本発明は、管内作業装置を管路内で牽引する際に管内作業装置を誘導する誘導治具に関する。

従来、ガス管や水道管等の管路では、管路内に挿入した管内作業装置によって、管路の検査や洗浄などの作業を行っている（例えば特許文献１参照）。このような管内作業装置は、ワイヤなどで牽引して管路内を移動させている。ワイヤで牽引する際、管内作業装置がワイヤの牽引方向に傾いて管路の内面に引っ掛かるのを防止するために、管内作業装置とワイヤとの間に、例えば球状に形成された誘導治具を配置している。管路が曲り管部を有する場合には、誘導治具を用いることで、管内作業装置が曲り管部の曲りの内側の面に引っ掛かって進行不能になるのを防止できる。

特開２０１３‐２２０６３５号公報

従来の誘導治具は、管路の直線方向に延びる部分において管内作業装置が管路内面に引っ掛かるのを防止するために、管路の直線部分に当接しやすい寸法に形成されていた。つまり、従来の誘導治具のサイズは、管路の直径に近いものとなっていた。

しかしながら、管路の直線部分に当接可能な寸法の誘導治具は、曲り管部を通過する際に、誘導治具と管内作業装置との連結部分が、曲り管部の管軸中心よりも曲りの外側に大きくずれてしまう。そのため、管内作業装置の管軸方向に交差する方向の寸法が大きく、管内作業装置の中心軸と管路の管軸中心とをほぼ一致させる必要があるような場合には、管内作業装置が曲り管部の曲りの外側の面に引っ掛かって進行不能となる場合がある。

そこで、本発明は、曲り管部を有する管路において、管内作業装置が管路の内面に引っ掛かって進行不能となるのを防止することができる管内作業装置誘導治具を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の管内作業装置誘導治具は、曲り角度が１１°以上４５°以下の曲り管部を有する管路内において、前記管路内を管軸方向に走行可能な管内作業装置と、当該管内作業装置を牽引するための牽引部材との間に配置されて、前記管内作業装置を誘導する管内作業装置誘導治具であって、前記牽引部材が接続される治具本体と、前記治具本体と前記管内作業装置とを連結する連結部とを備え、前記治具本体は、前記牽引部材が接続される位置と前記連結部が接続される位置を通る直線上の点を中心とした球面上に存在し、前記牽引部材によって牽引されて前記曲り管部内を通過する際に前記曲り管部の内面に当接可能な円弧部を有し、前記連結部は、前記管内作業装置が前記治具本体に対して前記直線と交差する方向に相対移動可能となるように、前記治具本体と前記管内作業装置を連結しており、前記牽引部材によって前記誘導治具を牽引しつつ前記円弧部を前記管路の内面に押し付けたときの前記円弧部の中心点から前記管路の内面までの最短距離をＬとし、前記管路の半径をｒとすると、０．７ｒ≦Ｌ≦０．９３ｒであって、前記連結部が前記直線上に位置しているときの前記円弧部の中心点から前記管内作業装置と前記連結部の連結部分までの距離をＤとすると、Ｌ≦Ｄ≦Ｌ＋ｒであることを特徴とする。

この構成によると、管内作業装置とこれを牽引する牽引部材との間に、管内作業装置誘導治具が配置され、この管内作業装置誘導治具は、牽引部材が接続される治具本体と、管内作業装置と治具本体とを連結する連結部を有する。管内作業装置誘導治具が管路の直線方向に延びる部分を通過する際には、治具本体における牽引部材が接続される位置と連結部が接続される位置を通る直線は、管路の管軸方向とほぼ平行となっている。一方、管内作業装置誘導治具が曲り管部に挿入される直前、および、曲り管部を通過する際には、治具本体の前記直線が管路の管軸方向に対して大きく傾くことになる。本発明では、治具本体が前記直線上の点を中心とした球面上に存在する円弧部を有し、この円弧部を管路の内面に押し付けたときの円弧部の中心点から管路の内面までの最短距離Ｌが、管路の半径ｒの０．７〜０．９３倍となるように治具本体が構成されている。また、円弧部の中心点から管内作業装置と連結部の連結部分までの距離Ｄが、Ｌ≦Ｄ≦Ｌ＋ｒである。さらに、誘導治具の連結部は、管内作業装置が治具本体に対して前記直線に交差する方向に相対移動可能となるように、治具本体と管内作業装置を連結している。これらにより、治具本体の前記直線が管路の管軸方向に対して大きく傾いても、管内作業装置誘導治具の連結部と管内作業装置の連結部分が、管路の管軸中心からずれるのを抑制できる。したがって、管内作業装置が管路の内面に引っ掛かって進行不能となるのを防止することができる。

また、第１の発明において、前記曲り管部の曲り角度αが、１１°以上４５°以下の範囲内のいずれかの値をとるときに、Ｌ／ｒが、−０．００５２α＋０．９３７５≦Ｌ／ｒ≦−０．００３６α＋０．９６３４を満たすことを特徴とする。

この構成によると、管内作業装置誘導治具が曲り管部を通過する際およびその直前において、管内作業装置誘導治具の連結部と管内作業装置の連結部分が、管路の管軸中心からずれるのをより抑制できる。

第２の発明に係る管内作業装置誘導治具は、第１の発明において、前記治具本体は、前記直線を中心として放射状に配置され、前記円弧部を含む複数の羽根部材を備えることを特徴とする。この構成によると、治具本体を製造しやすい。

第３の発明に係る管内作業装置誘導治具は、第１の発明において、前記治具本体が、球状に形成されていることを特徴とする。この構成によると、治具本体が管路の内面に引っ掛かるのを防止できる。

第４の発明に係る管内作業装置誘導治具は、第１の発明において、前記治具本体が、砲弾形状に形成されていることを特徴とする。この構成によると、治具本体が管路の内面に引っ掛かるのを防止できると共に、治具本体の前記直線の方向の長さを調整しやすい。

本発明の第１実施形態に係る管内作業装置誘導治具により管内作業装置を誘導している状態を示す図である。 図１の管内作業装置の前面図である。 図１の管内作業装置誘導治具の前面図である。 図１の管内作業装置誘導治具を管路内面に押し付けた状態の断面図である。 図１の管内作業装置誘導治具が曲り管部に挿入される直前から曲り管部の管軸方向中央部を通過するまでの一例を示す図である。 図１の管内作業装置誘導治具が曲り管部の管軸方向中央部を通過した後の一例を示す図である。 図１の管内作業装置誘導治具が曲り管部に挿入される直前から曲り管部の管軸方向中央部を通過するまでの一例を示す図である。 図１の管内作業装置誘導治具が曲り管部の管軸方向中央部を通過した後の一例を示す図である。 曲り角度が４５°の曲り管部に対する図１の管内作業装置誘導治具の距離Ｌの好適範囲を示す図である。 曲り角度が２２．５°の曲り管部に対する図１の管内作業装置誘導治具の距離Ｌの好適範囲を示す図である。 曲り角度が１１．２５°の曲り管部に対する図１の管内作業装置誘導治具の距離Ｌの好適範囲を示す図である。 曲り管部の曲り角度と、図１の管内作業装置誘導治具のＬ／ｒの好適範囲との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る管内作業装置誘導治具を示す図である。 図１３の管内作業装置誘導治具が曲り管部を通過する途中の状態を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る管内作業装置誘導治具を示す図である。 図１５の管内作業装置誘導治具が曲り管部を通過する途中の状態を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る管内作業装置誘導治具を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る管内作業装置誘導治具を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の管内作業装置誘導治具１（以下、単に誘導治具１という）は、例えば地中に埋設された既設のガス管路、水道管、下水管などの管路において、管内作業装置を誘導するために用いられる。ここでは、管内作業装置として、管路の内面を洗浄する洗浄装置４０を例に挙げて説明するが、管内作業装置の種類はこれに限定されるものではない。誘導治具１は、洗浄装置４０とこれを牽引するための牽引部材３０との間に配置されて、管路２０内において洗浄装置４０を誘導する。なお、以下の説明において、洗浄装置４０の進行方向前方および進行方向後方を、前方および後方とする。

管路２０は、金属管（例えば、ねずみ鋳鉄管）で構成されている。なお、管路２０は、金属以外の材質（例えばポリエチレン）で形成されていてもよい。管路２０の直径は、１００ｍｍ〜７５０ｍｍ程度である。

図５および図９に示すように、本実施形態の管路２０（２０Ａ）は、ほぼ横方向に延びる２つの直管部２１、２２の間に曲り管部２３Ａが挟まれた構成を有している。曲り管部２３Ａは横方向に曲がっていても、上下方向に曲がっていてもよい。直管部２１、２２および曲り管部２３Ａの管径は全て同じである。曲り管部２３Ａは、Ｇ型鋳鉄管ロングベンドの規格に基づいている。曲り管部２３Ａの曲り角度（ベンド角度）αは４５°である。なお、図１０および図１１に示すように、管路２０（２０Ｂ、２０Ｃ）は、曲り管部２３Ａに代えて、曲り角度αが２２．５°の曲り管部２３Ｂを有していてもよく、曲り角度αが１１．２５°の曲り管部２３Ｃを有していてもよい。曲り管部２３Ｂ、２３Ｃも、Ｇ型鋳鉄管ロングベンドの規格に基づいている。なお、以下の説明において、曲り管部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを、曲り管部２３と総称する場合がある。

次に、洗浄装置４０について説明する。洗浄装置４０は、水などの洗浄液を管路２０の内面に噴射することによって、管路２０の内に塗布されている防錆剤や、塵、あるいは、ガスに含まれる不純物等の、様々な付着物を除去するものである。図１および図２に示すように、洗浄装置４０は、円筒状の装置本体４１と、この装置本体４１の外周部に設けられた８つの脚部４２と、装置本体４１の前端部に回転可能に設けられ、それぞれ洗浄液を噴射する複数のノズルを有する噴射部４３等を備えている。

装置本体４１の外周部の周方向４等分位置には、脚部４２を支持する４つの脚部支持体４４がそれぞれ設けられている。脚部４２は、一端部が脚部支持体４４に回動可能に連結された脚本体４５と、この脚本体４５の他端部に回転可能に設けられたローラ４６とを有する。また、１つの脚部支持体４４には、前後２つの脚部４２の脚本体４５が支持されている。そして、前側４つの脚部４２と後側４つの脚部４２とがそれぞれ放射状に配置されることで、円筒状の装置本体４１の中心軸線Ｃａが管路２０の管軸中心Ｃに維持され（センタリング）、前側４つのローラ４６と後側４つのローラ４６の、合計８つのローラ４６によって、洗浄装置４０は管路２０内を走行可能である。

また、８つの脚部４２の脚本体４５は、８つのバネ４７によって、装置本体４１の径方向（装置本体４１の中心軸線Ｃａと直交する方向）の外側にそれぞれ付勢されており、８つのローラ４６はそれぞれ独立して管路２０の内面に押し付けられている。これにより、管路２０内の一部（例えば、継手部や分岐部等）に段差や障害物がある場合でもそのような段差等を乗り越える一部のローラ４６のみが径方向に移動し、バネ４７によってその段差等が吸収される一方で、他のローラ４６については位置が変更されない。従って、装置本体４１の中心軸線Ｃａが常に管路２０の管軸中心Ｃに維持され、走行時の装置４０の姿勢が安定する。

噴射部４３は、装置本体４１に対して中心軸線Ｃａを中心に相対回転可能な本体部４８と、この本体部４８から径方向外側に延びる２本の洗浄液供給管４９と、２本の洗浄液供給管４９の先端部にそれぞれ設けられた２つのノズルユニット５０を有する。また、装置本体４１の後端部には洗浄液を供給する供給ホース５１が接続され、さらに、供給ホース５１は図示外のポンプに接続されている。そして、供給ホース５１によって供給された洗浄液は、回転軸１５、および、本体部４８内に形成された流路から、２本の洗浄液供給管４９を通って、２つのノズルユニット５０にそれぞれ供給される。噴射部４３は回転しつつノズルユニット５０から洗浄液を噴射する。

また、本体部４８の前端には、円形状のガード部材５２が相対回転自在に取り付けられている。なお、図２は、洗浄装置４０の前面図であるが、ガード部材５２の外周端を二点鎖線で表示して、ガード部材５２で本来隠れる箇所を表示している。ガード部材５２は、２つのノズルユニット５０の先端が管路２０の内面に接触しないようにガードするものである。このガード部材５２の前面の中央には、洗浄装置４０に誘導治具１を連結するための取付リング５３が設けられている。したがって、取付リング５３は、ガード部材５２と共に、装置本体４１に対して相対回転可能である。取付リング５３は、装置本体４１の中心軸線Ｃａ上に位置している。

次に、誘導治具１について説明する。図１に示すように、本実施形態の誘導治具１は、治具本体２と、治具本体２から突出して設けられた前連結部３および後連結部４を有する。前連結部３は牽引部材３０に接続され、後連結部４は洗浄装置４０の取付リング５３に接続される。つまり、治具本体２は、前連結部３を介して牽引部材３０に接続されている。また、後連結部４が、本発明の連結部に相当する。

図１および図３に示すように、治具本体２は、支持軸５と、支持軸５の外周部に放射状に固定された８つの羽根部材６で構成されている。このような構成とすることにより、治具本体２が例えば球状に形成される場合に比べて治具本体２を製造しやすい。支持軸５の両端部には、前連結部３と後連結部４が設けられている。

８つの羽根部材６は、支持軸５の外周部の周方向８等分位置に設けられている。羽根部材６は、略半円の円弧状に形成された板部材である。８つの羽根部材６の外周端は、支持軸５の中心軸線Ｃｂ１上の点Ｐを中心とした１つの球面７上に位置している。羽根部材６の外周端が、本発明の円弧部に相当する。治具本体２の半径（球面７の半径）Ｒ₁は、管路２０の半径ｒよりも小さい。

牽引部材３０は、先端がリング状に形成されたワイヤで構成されている。前連結部３は、支持軸５の前端部に設けられたリングフック８と、牽引部材３０の先端のリング部分とリングフック８に通されて両者を着脱可能に連結する着脱リング９とを有する。着脱リング９は、リングフック８の内側を移動可能であると共に、牽引部材３０の先端のリング部分の内側を移動可能である。

後連結部４は、支持軸５の後端部に設けられたリングフック１０と、洗浄装置４０の取付リング５３とリングフック１０に通されて両者を着脱可能に連結する着脱リング１１とを有する。着脱リング１１は、リングフック１０の内側を移動可能であると共に、取付リング５３の内側を移動可能である。そのため、洗浄装置４０は、誘導治具１の治具本体２に対して、リングフック１０と着脱リング１１の連結部分、および、着脱リング１１と取付リング５３の連結部分を中心として相対回転可能である。つまり、装置本体４１は、誘導治具１の治具本体２に対して支持軸５の中心軸線Ｃｂ１に交差する方向に相対移動可能となっている。

牽引部材３０で誘導治具１と洗浄装置４０を牽引しつつ誘導治具１を管路２０の内面に向かって押圧すると、図４に示すように、隣接する２つの羽根部材６が管路２０の内面に当接する。このとき、治具本体２の中心点Ｐ１から管路２０の内面までの距離は、この２つの羽根部材６の間の位置において最短となる。この最短距離Ｌ₁は、治具本体２の半径Ｒ₁よりも若干小さい。なお、図１および図４には、治具本体２の中心点Ｐ１を中心として半径がＬ₁の円１２を破線で表示している。治具本体２の距離Ｌ₁は、０．７ｒ≦Ｌ₁≦０．９３ｒである。

後連結部４が支持軸５の中心軸線Ｃｂ１上に位置している状態（図１の状態）において、治具本体２の中心点Ｐ１からリングフック１０と着脱リング１１の連結部分までの距離をｄ₁とし、治具本体２の中心点Ｐ１から着脱リング１１と取付リング５３の連結部分までの距離をＤ₁とする。後連結部４は治具本体２から突出しているため、距離ｄ₁および距離Ｄ₁は、誘導治具１の半径Ｒ₁および距離Ｌ₁よりも大きい（Ｌ₁＜Ｒ₁＜ｄ₁＜Ｄ₁）。距離Ｄ₁は、Ｌ₁＋ｒ以下である。また、距離ｄ₁は、Ｒ₁に近づくほど好ましい。

図５〜図８は、曲り角度αが４５°の曲り管部２３Ａを誘導治具１と洗浄装置４０が通過する過程の一例を示している。なお、図５〜図８では、羽根部材６を省略し、治具本体２の中心点Ｐ１を中心として半径がＬ₁の円を破線で表示している。

曲り管部２３Ａよりも進行方向前方の直管部２２内における牽引部材３０の牽引方向は、作業状況や管路２０の構造などによって異なる。図５〜図８は、通常想定される牽引部材３０の牽引方向のうち、特に極端な例を示している。図５および図６は、牽引部材３０を曲り管部２３Ａの曲りの内側に引っ張った場合を示しており、図７および図８は、牽引部材３０を曲り管部２３Ａの曲りの外側に引っ張った場合を示している。より具体的には、図５および図６は、牽引部材３０の牽引方向の軸線と、直管部２２の内面との交点が、曲り管部２３Ａと直管部２２との境界から管路２０の内径ｒの約１．７倍離れている場合を示しており、図７および図８は、牽引部材３０の牽引方向の軸線と、直管部２２の内面との交点が、曲り管部２３Ａと直管部２２との境界から管路２０の内径ｒの約１．７倍離れている場合を示している。

図５（ａ）および図７（ａ）に示すように、誘導治具１が曲り管部２３Ａに挿入される直前において、誘導治具１の支持軸５の中心軸線Ｃｂ１は、管路２０の管軸中心Ｃに対して傾いた状態となる。そして、図５（ｂ）、（ｃ）および図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、誘導治具１が曲り管部２３Ａに挿入されてから、曲り管部２３Ａの管軸方向の中央部付近を通過するまでは、誘導治具１の支持軸５の中心軸線Ｃｂ１が管路２０の管軸中心Ｃに対して傾きつつ、２つの羽根部材６の外周端が曲り管部２３Ａの内面に当接する。なお、図５に示すように、牽引部材３０を曲り管部２３Ａの曲りの内側に引っ張った場合には、誘導治具１が曲り管部２３Ａに挿入される直前でも、２つの羽根部材６の外周端が管路２０の内面に当接する。

誘導治具１が曲り管部２３Ａに挿入される直前から曲り管部２３Ａの管軸方向の中央部付近を通過するまでの間、誘導治具１の支持軸５が上述したように管路２０の管軸中心Ｃに対して傾いて、支持軸５の前端部は、管路２０の管軸中心Ｃよりも曲り管部２３Ａの曲りの内側に位置する。このとき、治具本体２の中心点Ｐ１から曲り管部２３Ａの内面までの最短距離Ｌ₁が、０．７ｒ≦Ｌ₁≦０．９３ｒであって、且つ、治具本体２の中心点Ｐ１から誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分までの距離Ｄ₁が、Ｌ₁＋ｒ以下であることにより、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分（着脱リング１１と取付リング５３の連結部分）が、管路２０の管軸中心Ｃから曲りの外側にずれるのを抑制できる。

また、距離Ｄ₁、Ｌ₁が上述した所定の範囲内に設定されていることに加えて、洗浄装置４０が治具本体２に対して支持軸５の中心軸線と交差する方向に相対移動可能となるように、誘導治具１の後連結部４が治具本体２と洗浄装置４０とを連結していることにより、洗浄装置４０の装置本体４１の中心軸線Ｃａが、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのを抑制できる。それにより、洗浄装置４０のガード部材５２やノズルユニット５０が管路２０の内面に接触するのを防止できる。

図９には、距離Ｌ₁が０．７ｒ、０．７５ｒ、０．８ｒである誘導治具１が、曲り管部２３Ａの管軸方向中央部を通過するときの中心点Ｐ１を中心とした半径Ｌ₁の円１２Ａ_MIN、１２Ａ_MID、１２Ａ_MAXを表示している。距離Ｌ₁は、０．７ｒ≦Ｌ₁≦０．８ｒが好ましい。距離Ｌ₁をこの範囲内に設定することにより、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをより抑制できる。また、距離Ｌ₁は、０．７５ｒに近いほど好ましい。距離Ｌ₁が０．７５ｒに近いほど、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをさらに抑制できる。

また、上述したように、治具本体２の中心点Ｐ１からリングフック１０と着脱リング１１の連結部分までの距離ｄ₁は、Ｒ₁に近づくほど好ましい。これにより、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをより抑制できる。

図６（ａ）、（ｂ）および図８（ａ）、（ｂ）に示すように、誘導治具１が曲り管部２３Ａの管軸方向の中央部付近を通過した後は、支持軸５の中心軸線Ｃｂ１の方向が、管路２０の管軸中心Ｃの方向に近づいていき、羽根部材６は管路２０の内面から離れていく。それにより、洗浄装置４０は、装置本体４１の中心軸線Ｃａが管路２０の管軸中心Ｃにほぼ一致した状態で、曲り管部２３Ａを通過する。

このように、本実施形態の誘導治具１は、洗浄装置４０の装置本体４１の中心軸線Ｃａが管路２０の管軸中心Ｃ付近に維持されるように洗浄装置４０を誘導することができる。よって、曲り管部２３Ａを有する管路２０において、洗浄装置４０が管路２０の内面に引っ掛かって進行不能となるのを防止することができる。

以上、曲り角度αが４５°の曲り管部２３Ａを誘導治具１と洗浄装置４０が通過する場合について説明したが、曲り角度αが２２．５°および１１．２５°の曲り管部２３Ｂ、２３Ｃを誘導治具１と洗浄装置４０が通過する場合についても、距離Ｌ₁、Ｄ₁を、０．７ｒ≦Ｌ₁≦０．９３ｒ、且つ、Ｄ₁≦Ｌ₁＋ｒに設定することで、上述の効果を奏する。また、距離ｄ１をＲ１に近づけるほど良好となる。

図１０には、距離Ｌ₁が０．８２５ｒ、０．８５ｒ、０．８７５ｒである誘導治具１が、曲り管部２３Ｂの管軸方向中央部を通過するときの中心点Ｐ１を中心とした半径Ｌ₁の円１２Ｂ_MIN、１２Ｂ_MID、１２Ｂ_MAXを表示している。曲り角度αが２２．５°の場合、距離Ｌ₁は、０．８２５ｒ≦Ｌ₁≦０．８７５ｒが好ましい。距離Ｌ₁をこの範囲内に設定することにより、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをより抑制できる。また、距離Ｌ₁は、０．８５ｒに近いほど好ましい。距離Ｌ₁が０．８５ｒに近いほど、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをさらに抑制できる。

図１１には、距離Ｌ₁が０．８７５ｒ、０．９ｒ、０．９２５ｒである誘導治具１が、曲り管部２３Ｃの管軸方向中央部を通過するときの中心点Ｐ１を中心とした半径Ｌ₁の円１２Ｃ_MIN、１２Ｃ_MID、１２Ｃ_MAXを表示している。曲り角度αが１１．２５°の場合、距離Ｌ₁は、０．８７５ｒ≦Ｌ₁≦０．９２５ｒが好ましい。距離Ｌ₁をこの範囲内に設定することにより、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをより抑制できる。また、距離Ｌ₁は、０．９ｒに近いほど好ましい。距離Ｌ₁が０．９ｒに近いほど、誘導治具１と洗浄装置４０の連結部分が、管路２０の管軸中心Ｃからずれるのをさらに抑制できる。

このように、曲り角度αが小さいほど、距離Ｌ1は、管路２０の半径ｒに対して相対的に大きい方が好ましい。図１２は、曲り角度αごとに、上述した距離Ｌ1の好適範囲の上限値、下限値および最適値と、管路２０の半径ｒとの比（Ｌ／ｒ）をプロットしたグラフである。なお、図１２には、曲り角度αが３０°の場合のＬ／ｒも表示している。Ｇ型鋳鉄管ロングベンドの規格には、曲り角度αが３０°のロングベンドは存在しないが、ここでは、Ｌ／ｒの好適範囲を導出するために、以下の曲り管部のモデルを設定した。
・管の呼び径：２５０Ａ
・管軸中心の曲率半径：２４００ｍｍ
・上記の曲率半径を有する管軸中心の円弧の弦の長さ：１２４２.３ｍｍ

また、図１２には、４つの最適値を通る直線と、４つの上限値の近似直線と、４つの下限値の近似直線も表示している。４つの最適値を通る直線は、Ｌ／ｒ＝−０．００４４α＋０．９５０４で表される。また、４つの上限値の近似直線は、Ｌ／ｒ＝−０．００３６α＋０．９６３４で表される。また、４つの下限値の近似直線は、Ｌ／ｒ＝−０．００５２α＋０．９３７５で表される。

したがって、曲り角度αが１１．２５°〜４５°の場合、距離Ｌ1は、−０．００５２α＋０．９３７５≦Ｌ1／ｒ≦−０．００３６α＋０．９６３４を満たすことが好ましい。また、距離Ｌ1は、｛−０．００４４α＋０．９５０４｝ｒに近いほどより好ましい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
図１３に示すように、本実施形態の誘導治具２０１は、第１実施形態の誘導治具１と同様に、曲り管部２３を有する管路２０において、例えば洗浄装置４０などの管内作業装置とこれを牽引する牽引部材３０との間に連結されて管内作業装置を誘導する。

誘導治具２０１は、治具本体２０２と、治具本体２０２から突出して設けられた前連結部３および後連結部４を有する。治具本体２０２は、球状に形成されている。したがって、図１４に示すように、治具本体２０２を管路２０の内面に押し付けたときの治具本体２０２の中心点Ｐ２から管路２０の内面までの最短距離Ｌ₂は、治具本体２０２の半径Ｒ₂と同じである。治具本体２０２の表面が、本発明の円弧部に相当する。

治具本体２０２の半径Ｒ2（＝Ｌ2）は、第１実施形態の治具本体２の距離Ｌ1と同様に、０．７ｒ≦Ｒ2≦０．９３ｒである。また、治具本体２０２の半径Ｒ2は、−０．００５２α＋０．９３７５≦Ｒ2／ｒ≦−０．００３６α＋０．９６３４を満たすことが好ましい。また、治具本体２０２の半径Ｒ2は、｛−０．００４４α＋０．９５０４｝ｒに近いほどより好ましい。

前連結部３と後連結部４は、治具本体２０２の中心点Ｐ２を挟んで対向する位置に設けられている。言い換えると、前連結部３と後連結部４とを結ぶ直線Ｃｂ２上に、治具本体２０２の中心点Ｐ２は位置している。

後連結部４が前連結部３と後連結部４とを結ぶ直線Ｃｂ２上に位置している状態（図１３の状態）において、治具本体２０２の中心点Ｐ２からリングフック１０と着脱リング１１の連結部分までの距離をｄ₂とし、治具本体２０２の中心点Ｐ２から着脱リング１１と取付リング５３の連結部分までの距離をＤ₂とする。後連結部４は治具本体２０２から突出しているため、距離ｄ₂および距離Ｄ₂は、誘導治具２０１の半径Ｒ₂よりも大きい（Ｌ₂＝Ｒ₂＜ｄ₂＜Ｄ₂）。第１実施形態と同様に、距離Ｄ₂は、Ｒ₂＋ｒ以下である。また、第１実施形態と同様に、距離ｄ₂は、Ｒ₂に近いほど好ましい。

本実施形態の誘導治具２０１は、第１実施形態で述べた効果と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、治具本体２０２が球状に形成されているため、治具本体２０２が管路２０の内面に引っ掛かるのを防止できる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。但し、上記第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。
図１５に示すように、本実施形態の誘導治具３０１は、第１実施形態の誘導治具１と同様に、曲り管部２３を有する管路２０において、例えば洗浄装置４０などの管内作業装置とこれを牽引する牽引部材３０との間に連結されて管内作業装置を誘導する。

誘導治具３０１は、治具本体３０２と、治具本体３０２から突出して設けられた前連結部３および後連結部４を有する。治具本体３０２は、砲弾形状に形成されている。治具本体３０２は、前連結部３と後連結部４を結ぶ直線Ｃｂ３（以下、治具本体３０２の中心軸線Ｃｂ３という）に直交する断面が、円形状に形成されている。治具本体３０２の前側略半分は、中心軸線Ｃｂ３上の点Ｐ３を中心とした略半球状の円弧部３０５で構成されている。また、治具本体３０２の円弧部３０５より後方の部分は、後方に向かって先細りの円柱状に形成されている。中心軸線Ｃｂ３の方向に関して、円弧部３０５の後端は、中心点Ｐ３よりも後方に位置している。点Ｐ３を中心とした円弧部３０５の半径をＲ₃とする。図１６に示すように、牽引部材３０によって誘導治具３０１と洗浄装置４０を牽引しつつ円弧部３０５を管路２０の内面に押し付けたときの円弧部３０５の中心点Ｐ３から管路２０の内面までの最短距離Ｌ₃は、円弧部３０５の半径Ｒ₃と同じである。

円弧部３０５の半径Ｒ3（＝Ｌ3）は、第１実施形態の治具本体２の距離Ｌ1と同様に、０．７ｒ≦Ｒ3≦０．９３ｒである。また、円弧部３０５の半径Ｒ3は、−０．００５２α＋０．９３７５≦Ｒ3／ｒ≦−０．００３６α＋０．９６３４を満たすことが好ましい。また、円弧部３０５の半径Ｒ3は、｛−０．００４４α＋０．９５０４｝ｒに近いほどより好ましい。

後連結部４が治具本体３０２の中心軸線Ｃｂ３上に位置している状態（図１５の状態）において、円弧部３０５の中心点Ｐ３からリングフック１０と着脱リング１１の連結部分までの距離をｄ₃とし、円弧部３０５の中心点Ｐ３から着脱リング１１と取付リング５３の連結部分までの距離をＤ₃とする。第１実施形態と同様に、距離Ｄ₃は、Ｒ₃＋ｒ以下である。また、第１実施形態と同様に、距離ｄ₃は、Ｒ₃に近いほど好ましい。

図１５および図１６では、円弧部３０５の中心点Ｐ３から治具本体３０２と後連結部４との接続箇所までの距離は、円弧部３０５の半径Ｒ₃よりも大きいが、当該距離は、円弧部３０５の半径Ｒ₃と同じであっても、それより小さくてもよい。

本実施形態の誘導治具３０１は、第１実施形態で述べた効果と同様の効果を奏する。また、本実施形態では、治具本体３０２が砲弾形状に形成されているため、治具本体３０２が管路２０の内面に引っ掛かるのを防止できると共に、治具本体３０２の中心軸線Ｃｂ３の方向の長さを調整しやすい。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。

上記第１〜第３実施形態では、後連結部４（本発明の連結部に相当）は、リングフック１０と着脱リング１１で構成されているが、後連結部の構成は、これに限定されるものではない。例えば、後連結部は、治具本体２に固定されて、取付リング５３に通されるリング部材だけで構成されていてもよい。但し、誘導治具の中心点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から後連結部と取付リング５３の連結部分までの距離Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃は、距離Ｌ₁、Ｌ₂（＝Ｒ₂）、Ｌ₃（＝Ｒ₃）と、管路の半径ｒとの和以下とする。

上記第１〜第３実施形態では、後連結部４（本発明の連結部に相当）は、治具本体２、２０２、３０２から突出して設けられているが、例えば図１７に示すように、後連結部１００４の少なくとも一部が、治具本体１２０２の内部に設けられていてもよい。なお、図１７の治具本体１２０２は、第２実施形態の治具本体２０２と同様に球状に形成されたものであるが、この変更例は、第１実施形態と同様に羽根部材を有する治具本体に適用してもよく、第３実施形態と同様の砲弾形状の治具本体に適用してもよい。

後連結部の少なくとも一部を治具本体の内部に設ける場合、治具本体の円弧部（図１７では治具本体１２０２の表面）を管路の内面に押し付けたときの円弧部の中心点Ｐから管路の内面までの最短距離（図１７では治具本体１２０２の半径Ｒ）をＬとすると、誘導治具の円弧部の中心点Ｐから後連結部と取付リング５３の連結部分までの距離Ｄは、Ｌ≦Ｄ≦Ｌ＋ｒとする。

上記第１実施形態では、治具本体２は８つの羽根部材６を有するが、羽根部材６の数は８つに限定されるものではない。また、上記第１実施形態では、８つの羽根部材６は等間隔で配置されているが、等間隔でなくてもよい。例えば、羽根部材６同士の間隔の狭い箇所と広い箇所が周方向に交互に並んでいてもよい。

上記第１実施形態では、各羽根部材６の外周端の全体が、１つの点を中心とした円弧状に形成されているが、この構成に限定されない。例えば、各羽根部材６の外周端は、複数の点を中心とした複数の円弧をつないだ形状であってもよい。また、例えば、各羽根部材６の外周端が、第３実施形態の治具本体３０２のような砲弾形状に形成されていてもよい。

上記第３実施形態では、治具本体３０２の前側略半分は、１つの点を中心とした略半球状に形成されているが、この構成に限定されない。治具本体３０２の前側略半分は、少なくとも曲り管部２３と当接する箇所（円弧部）が、球状の一部をなしていれば、その他の部分の形状は特に限定されない。例えば図１８に示すように、治具本体１３０２の前側略半分が、円弧部１３０５と、円弧部１３０５の前端から前方に突出する突起部１３０６で構成されていてもよい。

上記第３実施形態では、治具本体３０２の円弧部３０５より後方の部分は、後方に向かって先細りの円柱状に形成されているが、治具本体３０２の円弧部３０５よりも後方の部分の形状は、これに限定されるものではない。例えば、径が一定の円柱状に形成されていてもよい。

上記第２実施形態および第３実施形態の治具本体２０２、３０２は、前連結部３と後連結部４とを結ぶ直線Ｃｂ２、Ｃｂ３に直交する断面は全て円形状となっているが、この構成に限定されない。例えば、治具本体の表面に、前連結部３から後連結部４に向かって延びる複数の溝部が周方向に並んで形成されていてもよい。

上記第１〜第３実施形態では、曲り角度αが１１．２５°〜４５°の曲り管部２３を有する管路２０に誘導治具１、２０１、３０１を使用する場合について説明したが、曲り角度αが１１．２５°よりも小さい曲り管部（例えば、Ｇ型鋳鉄管の規格である５．６２５°ベンド）を有する管路に誘導治具を使用する場合には、誘導治具の構成は、曲り角度αが１１．２５°の場合と同様にすればよい。

１、２０１、３０１ 管内作業装置誘導治具
２、２０２、１２０２、１３０２ 治具本体
３ 前連結部
４、１００４ 後連結部（連結部）
５ 支持軸
６ 羽根部材（円弧部）
７ 球面
１２ 円
２０（２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ） 管路
２１、２２ 直管部
２３（２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ） 曲り管
３０ 洗浄装置（管内作業装置）
３０５、１３０５ 円弧部
Ｃ 管軸中心
Ｃａ 洗浄装置の中心軸線
Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｂ３ 中心軸線
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 中心点

Claims (4)

1. 曲り角度が１１°以上４５°以下の曲り管部を有する管路内において、前記管路内を管軸方向に走行可能な管内作業装置と、当該管内作業装置を牽引するための牽引部材との間に配置されて、前記管内作業装置を誘導する管内作業装置誘導治具であって、
   前記牽引部材が接続される治具本体と、
   前記治具本体と前記管内作業装置とを連結する連結部とを備え、
   前記治具本体は、
   前記牽引部材が接続される位置と前記連結部が接続される位置を通る直線上の点を中心とした球面上に存在し、前記牽引部材によって牽引されて前記曲り管部内を通過する際に前記曲り管部の内面に当接可能な円弧部を有し、
   前記連結部は、
   前記管内作業装置が前記治具本体に対して前記直線と交差する方向に相対移動可能となるように、前記治具本体と前記管内作業装置を連結しており、
   前記牽引部材によって前記誘導治具を牽引しつつ前記円弧部を前記管路の内面に押し付けたときの前記円弧部の中心点から前記管路の内面までの最短距離をＬとし、前記管路の半径をｒとすると、０．７ｒ≦Ｌ≦０．９３ｒであって、
   前記連結部が前記直線上に位置しているときの前記円弧部の中心点から前記管内作業装置と前記連結部の連結部分までの距離をＤとすると、Ｌ≦Ｄ≦Ｌ＋ｒであり、
   前記曲り管部の曲り角度αが、１１°以上４５°以下の範囲内のいずれかの値をとるときに、Ｌ／ｒが、−０．００５２α＋０．９３７５≦Ｌ／ｒ≦−０．００３６α＋０．９６３４を満たすことを特徴とする管内作業装置誘導治具。
2. 前記治具本体は、
   前記直線を中心として放射状に配置され、前記円弧部を含む複数の羽根部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の管内作業装置誘導治具。
3. 前記治具本体が、球状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管内作業装置誘導治具。
4. 前記治具本体が、砲弾形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の管内作業装置誘導治具。

Images