JPH0248398B2

JPH0248398B2 -

Info

Publication number: JPH0248398B2
Application number: JP57094909A
Authority: JP
Inventors: Chikara Sato; Fumio Tomizawa; Kenichiro Sadakane; Norihiko Ozaki; Yoshiaki Ichikawa; Nobuyoshi Iwatsuka; Senji Yoshioka; Masanori Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1990-10-24
Also published as: JPS58217280A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、配管内移動装置に係り、特に配管を
内部から点検するに好適な配管内移動装置に関す
る。

従来の配管内部の点検装置は、フランスのラカ
レーネ社で開発した「ME′RI′TE」と称する配管
内点検装置がある。国内でも、「応用機械工学、
No.258198110」で紹介されている。第１図は
「ME′RI′TE」の外観を示したものであり、胴体
１０１に二つの走行用モータ１０２，１０３が固
定され、走行用モータ１０２，１０３には車輪１
０４，１０５がそれぞれ回転機構を介して取付い
ている。車輪１０４の近傍に突張り用モータ１０
６，１０７が、胴体１０１の斜面に相対して取り
付いている。モータ１０６，１０７の軸には、軸
芯をずらして取付けられた旋回機構１１０があ
る。脚１１１が旋回機構１１０に固定され、脚１
１１の先端にボールキヤスタ１１２が設けられ
る。したがつて、モータ１０６を回転させること
によりボールキヤスタ１１２は円を画くように動
作する。モータ１０７も全く同じ構造であり、走
行用モータ１０３の近傍の突張り用モータ１０
８，１０９についても上記と同様な機構となつて
いる。すなわち、配管内においては、走行用モー
タ１０２，１０３と４本の脚１１１の先端部のボ
ールキヤスタ１１２が配管内面に接触し、車輪１
０４，１０５により移動して行く。この様な機構
であるため、配管内に於いて配管の直径が変化す
ると脚１１１の旋回角が変り、配管の中心軸と胴
体１０１は相対的な位置ずれを起すことになる。
したがつて、点検用のセンサー等を搭載した場合
は、センサー等の位置補正が必要となる。また、
湾曲部、レジユーサ部あるいは鉛直部等の移動時
には、モータ１０６〜１０９の各々のトルク制
御、回転角制御等、複雑な制御が必要となる。

以上、従来技術の欠点をまとめると下記とな
る。

(1) 配管の直径変化に応じて胴体の配管内に於け
る位置が変る。

(2) 湾曲部、レジユーサ部および鉛直部に於い
て、複雑な制御が必要となる。

(3) 動力が電力のため、水中あるいは可燃性ガス
雰囲気での使用ができない。

のような欠点があつた。

本発明の目的は、異径の配管の接続部を容易に
移動できる配管内移動装置を提供するにある。

以下本発明の好適な一実施例である配管内移動
装置を図面を用いて説明する。第２図は本発明の
一実施例を示したものである。全体の構成は４本
の脚６を持つた同一構造の４個の胴体１〜４と、
これら胴体１と胴体２をガス圧シリンダ８によ
り、胴体３と胴体４をガス圧シリンダ９によりそ
れぞれ接続した伸縮する２個のユニツトと、これ
らの伸縮ユニツトを自在接手１０で連結したもの
である。

胴体１の先端部にはTVカメラ１５を搭載して
ある。TVカメラ１５は、内部に回転ミラーをも
つており、直視および側視することが可能なもの
である。TVカメラ１５に替りたとえば、超音波
センサ等を設けることにより、超音波探傷試験が
でき、あるいは、熔接のトーチやグラインダを取
付けて、これらの作業をも行なわせることも可能
である。

以下、第２図を詳細に説明する。胴体１は、そ
の外周上に90度毎に固定されたガス圧シリンダで
構成された４本の脚６によつて、配管２０の中心
軸と胴体１の中心軸がほぼ合致する様に保持され
ている。脚６の先端部には、自在キヤスタ５が具
備されている。自在キヤスタ５の車輪７は、後述
するが脚６をガス圧により配管２０の内面に圧接
させることにより、車輪７にブレーキが掛る機能
をもたせてある。自在継手１０は、２個の伸縮ユ
ニツトが配管２０の湾曲部の形状に応じ容易に姿
勢を変化できる様に具備したものである。脚６
は、第３図に示すように胴体１に脚６のシリンダ
２２に設けられたフランジ２１がボルト等で固定
されている。他の３個の脚６も同一構造なので各
各の説明は省略する。シリンダ２２とピストン２
３は、ピストン２３に設けた溝に嵌合されたＯリ
ング２４で気密を保ちかつ、摺動できるようにな
つている。ピストン棒２５の先端には、自在キヤ
スタ５のピン２７が円滑に挿入されている。さら
に、ピストン棒２５から自在キヤスタ５が脱落し
ないようピン２７に設けた溝２８に押しネジ２６
をネジ込み噛合せてある。しかし、この押しネジ
２６は、自在キヤスタ５の動作を防げるものでは
ない。ピストン棒２５の先端部と自在キヤスタ５
との接する部分には滑合ワツシヤ２９を設け、自
在キヤスタ５の動作をより円滑にしている。自在
キヤスタ５は、シリンダ２２の外側に設けた圧縮
コイルバネ３０によつて配管２０の内面側に押付
けられる。したがつて、常時、脚６が伸長した状
態となり車輪７は配管２０の内面に軽く圧接され
る。圧縮コイルバネ３０をシリンダ２２に設けた
ことにより、４本脚６が同じ力で突張り合う状態
となり胴体１を配管２０の中心軸にほぼ一致する
よう保持する。一方、車輪７は車軸３２と自由に
回転する様に滑合されており、車軸３２は自在キ
ヤスタ５の支持金具３１に止め輪３３等で保持さ
れている。車軸３２は、支持金具３１内部に設け
たチヤンバ３４内の圧縮バネ３５により常時下方
に押し付けられている。車軸３２は、第４図のよ
うに支持金具３１の長穴４０に挿入されており、
長穴４０の範囲を自由に摺動できる。しかし、前
述の圧縮バネ３５が車軸３２を下方に押し付けて
いるため常時下方の位置Ａ点に保持された状態で
車輪７は自由に回転できる状態、すなわち、ブレ
ーキ機能は開放された状態にある。車輪７にブレ
ーキを掛ける場合は、ガス圧の導入口３６からガ
スを圧送し、胴体１内のガスチヤンバ３７を加圧
し、４本の脚６内のピストン２３を同時に加圧す
る。ピストン２３が受けた圧力は、ピストンロツ
ド２５、キヤスタ５に伝達される。圧縮バネ３５
の圧縮力よりピストン２３の押圧力を強くするこ
とにより、圧縮バネ３５は圧縮され第４図のＢ点
がＡ点に移動し、車輪７はキヤスタ５の凹面４１
に接触する。そして車輪７と凹面４１との摩擦に
より車輪７が固定される。すなわち、ブレーキが
掛つたことになり胴体１は配管２０内で固定され
る。この様に、ピストン２３の圧力のみで車輪７
にブレーキを掛けたり、開放したりするためのピ
ストン２３の圧力条件としては、圧縮バネ３５の
圧縮力をP₃₅とし、圧縮バネ３０の圧縮力をP₃₀と
した時、ピストン２３の押圧力をP₂₃とすると次
の条件を満足する必要がある。

車輪開放の状態 P₂₃＜P₃₀＜P₃₅ 車輪固定の状態 P₃₀＜P₃₅＜P₂₃ 圧縮力P₃₀の値は、配管２０の直径変化に基づ
く脚６の伸縮状態の変化によつて圧縮バネ３０の
長さが変るので、圧縮変化する。しかし、ピスト
ン２３のストローク範囲内では上記条件を満足し
ている必要がある。押圧力P₂₃の値は、大きく変
化させる必要があるが、ガス圧力を変えるのみで
簡単に制御できる。

この胴体１と同じ機能を持つた胴体２とをガス
圧シリンダ８で接続しているので、胴体間の間隔
を変化させることができる。第５図に示すよう
に、ガス圧シリンダ８の双動形のシリンダ４３の
両端部にガス圧導入口４５，４６を設ける。シリ
ンダ４３は胴体１に、シリンダ４３内のピストン
４４に連結されるピストンロツド４７は胴体２に
ネジ等で固定される。胴体１と胴体２は、ピスト
ンロツド４７の軸方向に対して、剛性を持つてい
る。

胴体１のチヤンバ３７内に圧縮ガスを供給して
ピストン２３を押圧することによつて胴体１の脚
６を配管２０の内面に押付けて前述の如く車輪７
を固定する。一方、ガス圧導入口４５から圧縮ガ
スをシリンダ４３内に導入するとピストン４４は
加圧され胴体２の方へ移動し、胴体２がピストン
４４のストローク量だけ移動する。この時、胴体
２のチヤンバ３７内には圧縮ガスが供給されてお
らず、胴体２の脚６は自由に伸縮できる状態にあ
る。ピストン４４の移動後、胴体２のチヤンバ３
７内に圧縮ガスを供給してピストン２３を押圧
し、胴体１の脚６を配管２０の半径方向に移動さ
せ、車輪７を凹面４１にて固定する。胴体１のチ
ヤンバ３７内の圧縮ガスを放出して車輪７と凹面
４１との係合を開放する。ガス圧導入口４５から
シリンダ４３内の圧縮ガスを放出し、ガス圧導入
口４６からシリンダ４４内に圧縮ガスを導入して
ピストン４４をピストンロツド４７側から加圧す
ると、シリンダ４３は胴体２側の方へ移動し、胴
体１がピストン４４のストローク量だけ移動す
る。この動作によつて、胴体１および胴体２はシ
リンダ４３のストローク分だけ胴体２の方に移動
したことになる。この動作の繰り返すことによつ
て配管内移動装置を配管２０内を移動させること
ができる。配管２０の直径が変化する場合は、第
６図に示すようにレジユーサ５０にて異径管を接
続しているので、直径は徐々に変化するようにな
つている。本実施例のように、脚６を配管２０の
内面に突張つて移動する機構では胴体１の脚６が
レジユーサ５０に位置した場合、脚６をＰなる圧
力で保持しようとした時、レジユーサ５０の斜面
には、斜面に沿つてＰの分力Ｑなる力が働く。従
つて、車輪７は斜面に沿つて矢印５５の反対方向
に降下してしまい、配管内移動装置は矢印５５の
方向に移動することができない。胴体２の脚６の
場合も同様となる。Ｐの分力Ｑの大きさはレジユ
ーサ５０の斜面のなす角度をθ度とするとＱ＝
Psinθでありθの値が大きい程Ｑが大となる。レ
ジユーサ５０部に脚６が位置した時、矢印５５の
方向に移動できない問題を解消した構造が、第２
図に示す本実施例の配管内移動装置である。すな
わち、ガス圧シリンダにて連結される１対の胴体
からなる２つのユニツトを自在継手１０にて連結
したものである。本実施例によるレジユーサ５０
部に移動状態を第７図にて説明する。胴体２と胴
体３の距離Ｋはレジユーサ５０の距離Ｌより大き
くとり、胴体２と胴体３の脚６の動作は同時に行
なう様に制御することにより、胴体３の脚６がレ
ジユーサ５０に位置していても、胴体２の脚６が
配管２０に固定されるため矢印５５方向に移動す
ることが可能となる。

第８図は、本発明になる配管内移動装置が配管
内を移動する機構を制御する流れ図を示したもの
である。装置が配管２０内の或る位置において、
胴体２と胴体３の脚６のシリンダ２２を圧縮ガス
で加圧し、車輪７にブレーキを掛けて胴体２と胴
体３を固定する。次に胴体１と胴体４の脚６のシ
リンダ２２内の圧縮ガスを放出し、ブレーキを開
放する。この後、胴体伸縮用のガス圧シリンダ８
を短縮、同時にもう一方のガス圧シリンダ９を伸
長させることにより、胴体１と胴体４はガス圧シ
リンダのストローク長さだけ前進する。次に胴体
１と胴体４の脚６のシリンダ２２を圧縮ガスで加
圧し車輪７にブレーキを掛けて胴体１と胴体４を
固定する。次いで、胴体２と胴体３の脚６のシリ
ンダ２２内の圧縮ガスを放出し、ブレーキを開放
する。この後ガス圧シリンダ８および９をそれぞ
れ伸長および短縮することにより、胴体２と胴体
３はガス圧シリンダのストローク長さだけ前進す
る。以上の動作で制御の１サイクルが終了し、あ
らかじめ定められた停止位置まで上記動作を繰り
返し、配管２０の直径変化があつても、湾曲部が
あつても配管２０の形状に追従し前進して行く。
後進の場合は、第８図の点線で囲つて記したよう
にガス圧シリンダ８と９の短縮と伸長の動作シー
ケンスを組替えるだけの簡単な操作で後進させる
ことができる。第８図の操作を行なう制御装置
は、配管２０の外部にあり、制御装置と配管内移
動装置との間の制御信号の伝送は、配管内移動装
置に接続されたケーブルにて行なう。また、無線
にて行なうことも可能である。

また、配管２０の内面に障害物がある場合は、
第９図および第１０図により説明する。第９図に
於いて１１，１２はガス圧モータであり、胴体１
と２、胴体３と４の間に於いて、ガス圧シリンダ
を介して半径方向に回転する様、ガス圧モータ１
１，１２を固定してある。いま、仮りに第１０図
に示すように、車輪７の接触面に分岐管１９等の
障害物（穴）１３が存在すると、脚６の突張り動
作が不能となる。これを避けるため、推進動作中
にTVカメラ１５であらかじめ障害物１３を検知
し、障害物１３に至る以前に自動的、あるいはオ
ペレータの操作でガス圧モータ１１，１２を駆動
せしめ、胴体１と２，３と４の姿勢を順次相対的
に回転させ、車輪７の位置を軸Ｘおよび軸Ｙに移
動させ得る。したがつて、ガス圧モータ１１，１
２によつて脚６の突張り動作とガス圧シリンダ
８，９らと協調制御することにより障害物１３を
回避し得ることができる。

本発明によれば、複数本の脚で配管内に突張り
伸縮する胴体２組を自在継手で連結し、車輪を自
在キヤスタ機構を採用したことにより、伸縮動作
のみで配管の形状に沿つて移動できる。また、脚
に弾性体を設け常時配管に車輪を接触させておく
ために、胴体が移動中でも配管の中心軸上に位置
することができる。さらに、圧縮ガスによるシリ
ンダの加圧とガス放出の単純な動作の繰り返しで
制御が簡略化できる。また、動力に電気を使用し
ないため、水中および可燃性ガス雰囲気中でも使
用できる。移動した距離の精度についても胴体が
常に配管中心軸にあるため、ガス圧シリンダの動
作回数とストローク量から正確に計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の配管内移動装置の外観図、第２
図は本発明の好適な一実施例である配管内移動装
置の外観図、第３図は第２図の装置の脚部の縦断
面図、第４図は第３図に示す車輪の縦断面図、第
５図は第２図に示す伸縮シリンダの縦断面図、第
６図および第７図は配管内移動装置の動作説明
図、第８図は第２図の装置の制御のフローチヤー
ト、第９図および第１０図は障害物がある場合の
第２図の装置の動作説明図である。１，２，３，４……胴体、５……自在キヤス
タ、６……脚、７……車輪、８，９……ガス圧シ
リンダ、１０……自在継手、２０……配管、２２
……シリンダ、２３……ピストン、２５……ピス
トン棒、２９……滑合ワツシヤ、３０……圧縮バ
ネ、３２……車軸、３５……圧縮バネ、３７……
ガスチヤンバ、４１……凹面、４３……双動形シ
リンダ、４７……ピストンロツド。

Claims

【特許請求の範囲】１シリンダおよびピストンからなる伸縮継手お
よび前記伸縮継手にて連結された１対の胴体を有
する複数のユニツトと、各々のユニツトの一方の
前記胴体を相互に連結する自在継手と、各々の前
記胴体に放射状に取付けられて伸縮自在な脚部
と、前記脚部に設けられた車輪とからなる配管内
移動装置。２前記車輪を配管内面に押圧する手段を設けた
特許請求の範囲第１項記載の配管内移動装置。