JP6860184B2 - 紫外線硬化型配管修復ロボットおよびシステム - Google Patents

Description

本発明は、配管の紫外線硬化分野に係り、具体的に、紫外線硬化型配管修復ロボットおよびシステムに係る。

各種の配管の運転期間が長年に及ぶと、腐食、運転管理の不備などに起因して各種の損傷や漏洩が不可避的に発生し、多大な経済的損失をもたらす。全ラインを新たな配管に交換することは、工程量が膨大になるばかりでなく、消費資金が膨大になり、工期が長くなる。効率的かつ迅速に安全な配管に修復することは、国内外で大きな注目が集まり、配管修復技術の研究は、重要な意味を持つ。

紫外線硬化法は、引き込み方式で材料ホースを地下の配管に引き込む。紫外線硬化技術による硬化を経て、従来の配管に新たな管を内張りし、既存の配管の機能を代替する。この方法は、材料ホースを引き込んでいく際に大きな引張力を必要とし、一般的には、配管内に予め地盤を敷設してから施工している。この方法は、施工効率が高く、数時間で配管の修復ができるとともに、施工工程が環境安全性に優れるという特徴を併せ持つ。交通などへの影響が少ない。真に１００％掘削せずに内張りで修復し、作業ピットを掘削する必要がない。

現在国内では、紫外線硬化型配管修復ロボットの生産、開発が行われていない。外国には生産メーカーがある。しかし、海外メーカーが生産するロボットは、異なる配管径の配管に対応できず、固化効果に影響を与える。

本発明の解決しようとする技術課題は、様々な径の配管に適用可能であり、効果が向上する紫外線硬化型配管修復ロボットおよびシステムを提案することである。

１種の紫外線硬化型配管修復ロボットは、初段フレーム体、中間段フレーム体および末段フレーム体を含む複数段のフレーム体を順次接続してなる。初段フレーム体の先端にフロントカメラが接続され、各段のフレームに紫外線照射ランプが固定され、各段のフレーム体に主動アームが接続され、主動アームの末端には、配管の内壁を転動するためのホイールが接続されている。当該紫外線硬化型配管修復ロボットにおいて、初段フレーム体と中間段フレーム体との間、中間段フレーム体の間、中間段フレーム体と末段フレーム体との間は、いずれも、第１航空プラグによって接続される。末段フレーム体の末端には、ケーブルを介して制御システムに接続するための第２航空プラグが設けられている。前記紫外線照射ランプは、フレーム体の円周方向に分布するランプパネルおよびランプパネルに均一に分布する紫外線ＬＥＤランプを含む。各フレーム体にスプリングスリーブが設けられ、スプリングスリーブの外面には、フレーム体周りに回転可能なねじ山が設けられている。前記主動アームの数は、少なくとも３本であり、フレームの円周方向に均一に分布する。各主動アームは、２本の支持アームが交差に接続して形成される。第１支持アームの一方は、フレーム体に固定され、第１支持アームの他方に前記ホイールが接続される。第２支持アームの一方に主動アームナットが接続され、主動アームナットは、スプリングスリーブの外面のねじ山に整合するように前記スプリングスリーブに外嵌され、第２支持アームの他方に前記ホイールが接続されている。各フレーム体にそれぞれ環境監視センサが設けられ、各フレーム体にマイクロプロセッサが内設され、環境監視センサの出力端が前記マイクロプロセッサに接続し、マイクロプロセッサが紫外線ＬＥＤランプのスイッチング制御端にも接続し、前記末段フレームにネットワーク伝送モジュールおよび第１電力キャリアモジュールも内設される。第１電力キャリアモジュールは、前記第２航空プラグに接続し、前記ケーブルは、電力ケーブルである。

上記手段において、前記フロントカメラの外部には、初段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する空気圧表示灯および空気圧バルブを設けたハウジングが設けられている。

上記手段において、前記フロントカメラのハウジングには、前記フロントカメラを回転駆動するための駆動軸、および、初段フレーム体のマイクロプロセッサによって制御される駆動機構が接続されている。

上記手段において、前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続するリアカメラがさらに接続されている。

上記手段において、前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する距離計がさらに設けられている。

前記紫外線硬化型配管修復ロボットと、ケーブルリールと、制御システムとを含む紫外線硬化型配管修復システムにおいて、前記ケーブルリールは、末段フレーム体に接続するための電力ケーブルと、前記第１電力キャリアモジュールとデータ通信するための第２電力キャリアモジュールと、マイクロプロセッサと、前記制御システムと信号を伝送するためのネットワーク通信モジュールを含み、第２電力キャリアモジュール、マイクロプロセッサおよびネットワーク通信モジュールは、順に接続されている。

本発明は、均一に分布する紫外線ＬＥＤランプを採用することによって、照射がより均一で、調整性が高く、かつ消費電力がより少なく、硬化効果が向上し、スプリングスリーブと主動アームとの結合によって、主動アームの伸張を調節することができ、配管の直径の違いに対応して、様々な径の配管の種類毎に対応する主動アームを新たに設ける必要がなく、物質コスト及び時間コストを節約し、電力線キャリア方式を利用して、ケーブルが通信ケーブルを含まず電力ケーブルのみであり、ケーブルの体積及び重量を減少させ、使用時の引き込み力を減少させ、利便性を向上させることができるという有利な効果を有する。

本発明の一実施例における初段フレーム体の構造図である。 図１の左側面図である。 本発明の一実施例における中間段フレーム体の構造図である。 図３の側面図である。 本発明の一実施例における末段フレーム体の構造図である。 図５の右側面図である。

以下、具体例及び図面を通じて本発明をさらに説明する。

本発明は、１種の紫外線硬化型配管修復ロボットを提案する。図１〜図６に示すように、フレーム体は、初段フレーム体８、中間段フレーム体１４および末段フレーム体１７を含む。初段フレーム体８の先端にフロントカメラ１が接続され、各段のフレームに紫外線照射ランプが固定され、各段のフレーム体に主動アーム６が接続され、主動アーム６の末端には、配管の内壁を転動するためのホイール５が接続されている。初段フレーム体８と中間段フレーム体１４との間、中間段フレーム体１４の間、中間段フレーム体１４と末段フレーム体１７との間は、いずれも、第１航空プラグ１２によって接続される。末段フレーム体１７の末端には、ケーブルを介して制御システムに接続するための第２航空プラグ１５が設けられている。前記紫外線照射ランプは、フレーム体の円周方向に分布するランプパネル１０およびランプパネル１０に均一に分布する紫外線ＬＥＤランプを含む。我々は、具体的な工程から、従来技術のロボットの硬化効率が期待されるほどではないと発見し、多くのメーカーは、紫外線硬化のライニング材や工程などの面から着手して改良をしている。我々が鋭意に研究を重ねた結果、従来技術に用いられる水銀ランプとして、照射にムラがあり調整性が悪く、硬化効率が低下するが、水銀ランプを紫外線ＬＥＤランプに変えることによって、ランプパネル１０に均一に分布する紫外線ＬＥＤランプとして、照射が非常に均一であり、優れた調整性を有し、効果を向上させることを発見した。また、この変更による別の効果として、水銀ランプの電気消費量が高く重金属汚染が存在するが、紫外線ＬＥＤランプのほうが電気消費量が小さく、電気エネルギーを節約し環境にやさしい。

各フレーム体にスプリングスリーブ４が設けられ、スプリングスリーブ４の外面には、フレーム体周りに回転可能なねじ山が設けられている。前記主動アーム６の数は、少なくとも３本であり、フレームの円周方向に均一に分布する。各主動アーム６は、２本の支持アームが交差に接続して形成される。第１支持アームの一方は、フレーム体に固定され、第１支持アームの他方に前記ホイール５が接続される。第２支持アームの一方に主動アームナット９が接続され、主動アームナット９は、スプリングスリーブ４の外面のねじ山に整合するように前記スプリングスリーブ４に外嵌される。第２支持アームの他方に前記ホイール５が接続されている。本実施例では、第１支持アームと第２支持アームとは、Ｘ字状に接続されている。第１支持アームと第２支持アームは、人字状、逆Ｖ字状などの他の変形も可能であり、主動アーム６の伸張を実現することができる。使用時には、スプリングスリーブ４のねじ山を回転させることにより、ねじ山に螺合した主動アームナット９がフレーム体の軸方向に移動し、主動アーム６を伸縮させる。

各フレーム体にそれぞれ環境監視センサが設けられ、各フレーム体にマイクロプロセッサが内設される。環境監視センサの出力端が前記マイクロプロセッサに接続し、マイクロプロセッサが紫外線ＬＥＤランプのスイッチング制御端にも接続し、前記末段フレームにネットワーク伝送モジュールおよび第１電力キャリアモジュールも内設され、第１電力キャリアモジュールは、前記第２航空プラグに接続し、前記ケーブルは、電力ケーブルである。

前記フロントカメラ１の外部には、初段フレーム体８のマイクロプロセッサに接続する空気圧表示灯２および空気圧バルブ７を設けたハウジングが設けられている。前記フロントカメラ１のハウジングには、前記フロントカメラ１を回転駆動するための駆動軸３、および、初段フレーム体８のマイクロプロセッサによって制御される駆動機構が接続されている。フロントカメラ１の前方の円周方向に照明灯１３が設けられ、フロントカメラ１によってより明確に撮影可能である。前記末段フレーム体には、末段フレーム体１７のマイクロプロセッサに接続するリアカメラ１６がさらに接続されている。前記末段フレーム体１７には、末段フレーム体１７のマイクロプロセッサに接続する距離計１８がさらに設けられている。

１種の紫外線硬化型配管修復システムは、前記紫外線硬化型配管修復ロボットと、ケーブルリールと、制御システムとを含む。前記ケーブルリールは、末段フレーム体１７に接続するための電力ケーブルと、前記第１電力キャリアモジュールとデータ通信するための第２電力キャリアモジュールと、マイクロプロセッサと、前記制御システムと信号を伝送するためのネットワーク通信モジュールとを含み、第２電力キャリアモジュール、マイクロプロセッサおよびネットワーク通信モジュールは、順に接続されている。

環境監視センサ、フロントカメラ１、リアカメラ１６および距離計１８によって取得されるデータは、マイクロプロセッサによってネットワーク伝送モジュールに渡される。第１電力キャリアモジュールによってデジタル信号を電力信号に取り込んで電力キャリア信号としてケーブルリールに伝送する。ケーブルリールの第２電力キャリアモジュールは、電力キャリア信号をデジタル信号に解析し、ネットワークを介して制御システムに伝送する。制御システムの制御信号は、ネットワークを介してケーブルリールに伝送され、第２電力キャリアモジュールによって電力信号に取り込まれて第１電力キャリアモジュールに伝送される。制御信号が取り込まれる電力キャリア信号は、第１電力キャリアモジュールによってデジタル信号に解析されてからネットワーク伝送モジュールを介して各マイクロプロセッサに伝送されて制御される。

以上の実施例は、本発明の設計思想と特徴を説明するためのものに過ぎず、本発明の内容を当業者が理解し実施することを目的とするものであり、本発明の保護範囲が上記実施例に限定されない。したがって、本発明に開示されている原理、設計思想に基づいて等価な変更または改良を加えた形態も、本発明の保護範囲に含まれる。

（付記）
（付記１）
初段フレーム体、中間段フレーム体および末段フレーム体を含む複数段のフレーム体を順次接続してなり、
初段フレーム体の先端にフロントカメラが接続され、
各段のフレーム体に紫外線照射ランプが固定され、
各段のフレーム体に主動アームが接続され、
主動アームの末端には、配管の内壁を転動するためのホイールが接続されている、紫外線硬化型配管修復ロボットにおいて、
初段フレーム体と中間段フレーム体との間、中間段フレーム体の間、中間段フレーム体と末段フレーム体との間は、いずれも、第１航空プラグによって接続され、末段フレーム体の末端には、ケーブルを介して制御システムに接続するための第２航空プラグが設けられ、
前記紫外線照射ランプは、フレーム体の円周方向に分布するランプパネルおよびランプパネルに均一に分布する紫外線ＬＥＤランプを含み、
各フレーム体にスプリングスリーブが設けられ、スプリングスリーブの外面には、フレーム体周りに回転可能なねじ山が設けられ、
前記主動アームの数は、少なくとも３本であり、フレームの円周方向に均一に分布し、各主動アームは、２本の支持アームが交差に接続して形成され、第１支持アームの一方は、フレーム体に固定され、第１支持アームの他方に前記ホイールが接続され、第２支持アームの一方に主動アームナットが接続され、主動アームナットは、スプリングスリーブの外面のねじ山に整合するように前記スプリングスリーブに外嵌され、第２支持アームの他方に前記ホイールが接続され、
各フレーム体にそれぞれ環境監視センサが設けられ、各フレーム体にマイクロプロセッサが内設され、環境監視センサの出力端が前記マイクロプロセッサに接続し、マイクロプロセッサが紫外線ＬＥＤランプのスイッチング制御端にも接続し、前記末段フレーム体にネットワーク伝送モジュールおよび第１電力キャリアモジュールも内設され、第１電力キャリアモジュールは、前記第２航空プラグに接続し、前記ケーブルは、電力ケーブルであることを特徴とする、紫外線硬化型配管修復ロボット。

（付記２）
前記フロントカメラの外部には、初段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する空気圧表示灯および空気圧バルブを設けたハウジングが設けられていることを特徴とする、付記１に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。

（付記３）
前記フロントカメラのハウジングには、前記フロントカメラを回転駆動するための駆動軸、および、初段フレーム体のマイクロプロセッサによって制御される駆動機構が接続されていることを特徴とする、付記２に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。

（付記４）
前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続するリアカメラがさらに接続されていることを特徴とする、付記１に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。

（付記５）
前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する距離計がさらに設けられていることを特徴とする、付記４に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。

（付記６）
付記１〜５のいずれか一つに記載の紫外線硬化型配管修復ロボットと、ケーブルリールと、制御システムとを含む紫外線硬化型配管修復システムにおいて、
前記ケーブルリールは、末段フレーム体に接続するための電力ケーブルと、前記第１電力キャリアモジュールとデータ通信するための第２電力キャリアモジュールと、マイクロプロセッサと、前記制御システムと信号を伝送するためのネットワーク通信モジュールを含み、
第２電力キャリアモジュール、マイクロプロセッサおよびネットワーク通信モジュールは、順に接続されていることを特徴とする紫外線硬化型配管修復システム。

１ フロントカメラ、２ 空気圧指示灯、３ 駆動軸、４ スプリングスリーブ、５ ホイール、６ 主動アーム、７ 空気圧バルブ、８ 初段フレーム体、９ 主動アームナット、１０ ランプパネル、１１ 温度センサ、１２ 第１航空プラグ、１３ 照明灯、１４ 中間段フレーム体、１５ 第２航空プラグ、１６ リアカメラ、１７ 末段フレーム体、１８ 距離計

Claims (6)

1. 初段フレーム体、中間段フレーム体および末段フレーム体を含む複数段のフレーム体を順次接続してなり、
   初段フレーム体の先端にフロントカメラが接続され、
   各段のフレーム体に紫外線照射ランプが固定され、
   各段のフレーム体に主動アームが接続され、
   主動アームの末端には、配管の内壁を転動するためのホイールが接続されている、紫外線硬化型配管修復ロボットにおいて、
   初段フレーム体と中間段フレーム体との間、中間段フレーム体の間、中間段フレーム体と末段フレーム体との間は、いずれも、第１航空プラグによって接続され、末段フレーム体の末端には、ケーブルを介して制御システムに接続するための第２航空プラグが設けられ、
   前記紫外線照射ランプは、フレーム体の円周方向に分布するランプパネルおよびランプパネルに均一に分布する紫外線ＬＥＤランプを含み、
   各フレーム体にスプリングスリーブが設けられ、スプリングスリーブの外面には、フレーム体周りに回転可能なねじ山が設けられ、
   前記主動アームの数は、少なくとも３本であり、フレームの円周方向に均一に分布し、各主動アームは、２本の支持アームが交差に接続して形成され、第１支持アームの一方は、フレーム体に固定され、第１支持アームの他方に前記ホイールが接続され、第２支持アームの一方に主動アームナットが接続され、主動アームナットは、スプリングスリーブの外面のねじ山に整合するように前記スプリングスリーブに外嵌され、第２支持アームの他方に前記ホイールが接続され、
   各フレーム体にそれぞれ環境監視センサが設けられ、各フレーム体にマイクロプロセッサが内設され、環境監視センサの出力端が前記マイクロプロセッサに接続し、マイクロプロセッサが紫外線ＬＥＤランプのスイッチング制御端にも接続し、前記末段フレーム体にネットワーク伝送モジュールおよび第１電力キャリアモジュールも内設され、第１電力キャリアモジュールは、前記第２航空プラグに接続し、前記ケーブルは、電力ケーブルであることを特徴とする、紫外線硬化型配管修復ロボット。
2. 前記フロントカメラの外部には、初段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する空気圧表示灯および空気圧バルブを設けたハウジングが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。
3. 前記フロントカメラのハウジングには、前記フロントカメラを回転駆動するための駆動軸、および、初段フレーム体のマイクロプロセッサによって制御される駆動機構が接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。
4. 前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続するリアカメラがさらに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。
5. 前記末段フレーム体には、末段フレーム体のマイクロプロセッサに接続する距離計がさらに設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の紫外線硬化型配管修復ロボット。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の紫外線硬化型配管修復ロボットと、ケーブルリールと、制御システムとを含む紫外線硬化型配管修復システムにおいて、
   前記ケーブルリールは、末段フレーム体に接続するための電力ケーブルと、前記第１電力キャリアモジュールとデータ通信するための第２電力キャリアモジュールと、マイクロプロセッサと、前記制御システムと信号を伝送するためのネットワーク通信モジュールを含み、
   第２電力キャリアモジュール、マイクロプロセッサおよびネットワーク通信モジュールは、順に接続されていることを特徴とする紫外線硬化型配管修復システム。

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