JPH0345464A - 弾性収縮体を用いた管内外走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加圧流体の供給により膨経変形し軸線方向に
収縮力を生起する弾性伸長体に交互に加圧流体を給徘す
ることにより、直進又は湾曲走行し得る管内外走行装置
に関するものである。

（従来の技術） 化学プラント、原子カプラント等は、化学反応又はエネ
ルギーの変換工程に合わせて有機的に連結された数多く
の配管を有しており、それらプラントを安全かつ効率良
く運転するためには、数多くの配管を定期的に、その内
部及び外部を保守、点検することが肝要となる。

しかしながらこれら配管の内部を検査する作業は、管材
の口径又は配管内部及び外部の雰囲気等に起因して、作
業者が直接的に行うことができない場合が少なくない。

このような場合に従来は、車輪又はつめを具備し電動モ
ータ又は油圧モーフにより駆動される走行装置に、小型
テレビカメラ又はファイバースコ−ブなどのモニター手
段を装着し、配管内を走行させて配管の損傷の有無また
は堆積物の有無並びにその程度を検査していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の走行装置にあっては、その駆動源と
して電動モータ、又は油圧モータが用いられているので
、走行装置本体の重量並びに形状寸法が大きくなり、そ
の適用範囲が制限されることに加えて本体重量が駆動力
に比べて大きく、このため、走行領域が配管の水平部分
又は傾斜や湾曲の程度の小さな部分に限定され、また、
それ自身剛固な構造をしていることから、配管湾曲部に
沿って走行させ難いと言う問題があった。

更に、駆動源として電動モータ、油圧モータを用いた場
合にはスパークの発生及び発熱が不可避であることから
、石油精製をはじめとする化学プラントのような引火性
又は爆発性物質を扱うプラントの配管部に対しては、そ
の使用が制限されると言う問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、小型・軽量で防爆性に優れ、湾曲部に沿っても走行さ
せ得る管内外走行装置を提供することをその目的とする
。

（発明の開示） この目的を達成するため本発明装置にあっては、相互に
離間して配置された支持部材と、それら支持部材間にそ
れぞれ配設され、加圧流体の供給により膨経変形し軸線
方向に収縮力を生起する弾性収縮体及び弾性収縮体の収
縮力に対抗する力を賦与する弾性部材と、各支持部材に
それぞれ配設され、加圧流体の供給により膨満して走行
すべき管の内周面又は外周面に係合し得る係止手段と、
方の支持部材を貫通して他方の支持部材に一端が固着さ
れたケーブルを有する複数のコントロールケーブルとを
具え、各係止手段への加圧流体の交互の給徘にあわせた
弾性収縮体への加圧流体の給徘並びにコントロールケー
ブルの操作により直進並びに湾曲走行し得るものとする
。

（作　用） 走行装置の各支持部材間に配設した弾性収縮体への加圧
流体の交互の給徘に合わせ、各支持部材にそれぞれ配設
した係止手段に加圧流体を交互に給徘すると、係止手段
が配管の内周面又は外周面に交互に係合することとなり
、配管の内周面又は外周面との係合が解かれた一方の支
持部材が、弾性収縮体の収縮力により引き寄せられ、ま
た弾性部材の弾性力により押しやられて直進することと
なる。

また、弾性部材による支持部材の押しやりに合わせて、
いずれかのコントロールケーブルを操作し、そのコント
ロールケーブルに関連する支持部材の部分を拘束すれば
、当該コントロールケーブルに関連する弾性部材の部分
の運動が拘束されるのに対し、他の部分の復元伸長は許
容されるので、走行装置が湾曲することとなる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の好適な実施例について詳述
する。

第１図は、本発明に係る管内走行装置１０を一部断面に
して示す正面図であり、１２は弾性収縮体を、１４．１
５はこの弾性収縮体の端部を支持する支持部材を、１６
はそれら支持部材間に配設された弾性部材としての一例
を示す圧縮ばねを、１８は各支持部材に固着された係止
手段を、そして２０はコントロールケーブルをそれぞれ
示しており、一方の支持部材１４を貫通するコントロー
ルケーブル２０の一端は、支持部材１４に対向する他の
支持部材１５の端面に固着されている。

弾性収縮体１２は、第２図に示したように、ゴム又はゴ
ム状弾性材料よりなる管状体２２を、好ましくは高張力
繊維類、例えば芳香族ポリアミド繊維（ケブラー）の編
組補強構造体２４にて被覆するとともに、それらの両端
開口を閉止部材２６にて封止合着したものであり、閉止
部材２６の少なくとも一方には、管状体２２の内部空間
２８に連通ずる接続孔３０が設けられている。

編組み補強構造体２４は、管状体２２の内部空間２８へ
の加圧流体の適用に伴う管状体２２の最大膨径時におい
て、いわゆる静止角（５４”　４４’　）に至るような
編組み構造をしており、好ましくはその初期編組み角度
θを１０’〜２５°の範囲内から選択するものとする。

なお、符号３２は、閉止部材２６に協働して、管状体２
２及び編組補強構造体２４が閉止部材２６から抜落ちる
のを阻止するかしめキャップである。

そして図示しない操作圧力源、たとえばエアーコンプレ
ッサに接続された三方弁を含む管路を、適当な接続具（
図示せず）を介して弾性収縮体１２の接続孔３０に接続
し゛、その内部空間２８に圧縮空気を適用すると、弾性
収縮体１２は膨経変形して軸線方向に収縮力を生起する
。これに対し、弾性収縮体の内部空間２８から圧縮空気
を排出すれば、管状体２２の弾性力により復元伸長する
こととなる。

この弾性収縮体１２の各端部には、第３図（ａ）、（ｂ
）にそれぞれ断面にして示す支持部材１４及び１５が固
着される。

本実施例にあっては、はぼ円柱形状をした支持部材１５
は、第３図（ａ）に明示したように、弾性収縮体１２の
端部との固着をを容易なものとするため、弾性収縮体１
２の一方の閉鎖部材に形成されたおねじ部３４に螺合す
るめねじ部３６、そして弾性収縮体のかしめキャップ部
分を収容する収容凹部３８を具え、一方、第３図中）に
示すように、支持部材１４も円柱形状をしており、弾性
収縮体の他方のかしめキャップ部分を収容して軸線方向
に貫通する収容孔４０を有するものとする。そして、支
持部材１４に挿通されてその端面から突出する弾性収縮
体１２の閉鎖部材のおねじ部３４に、第２図に仮想線で
示したように、接続具を螺着して挟持することにより、
弾性収縮体に一体的に取付けられる構成とし、その組立
を容易なものとすることが好ましい。

更に、支持部材１４及び１５には、その外周面に加圧流
体の供給により膨満する係止手段１８がそれぞれ配設さ
れるが、これら係止手段１８は、本実施例にあっては、
第３図に仮想線で示したように、支持部材１４．１５の
外周面にゴム又はゴム状弾性材料よりなる管状体４２を
それぞれ被着し、かしめリング４４を用いて外方からか
しめることにより、その一端を支持部材に固着し、次い
で管状体を反転させ、その自由端部を再度支持部材１４
又は１５に被着し、他のかしめリング４５をその外方か
らかしめることにより形成したものである。

そして、支持部材１４及び１５には、係止手段１８の内
部空間に加圧流体を給徘するのに供する給徘口４６．４
７をそれぞれ形成する。本実施例では、各支持部材の給
徘口を、直径的に対向させてそれぞれ２個形威し、各係
止手段１８に加圧流体を比較的短い時間で給徘できるよ
うにしたが、必要に応じてその設置数及び設置箇所を増
減することかできる。

なお、本実施例では、係止手段１８をゴム又はゴム状弾
性材料のような管状体にて形成するものとしたが、繰返
し膨満し、また配管内壁に当接することを考慮して、補
強層、更にはその膨満に際しての運動を拘束することの
ない可撓性に優れたカバーをその外表面にそれぞれ設け
た管状体を用いることがもできる。勿論、膨経変形に影
響を与えること無く、具体的には支持部材の軸線方向に
平行に補強コード層が埋設された管状体を使用しても良
い。

ところで、肌性収縮体１２の両端部を支持する支持部材
１４及び１５間には、弾性収縮体１２の内部空間への加
圧流体の供給により軸線方向に生起される収縮力よって
相互に接近する支持部材により弾性変形する一方、弾性
収縮体重２からの加圧流体の排出による収縮力の減少に
伴う弾性エネルギーの解放により、両支持部材１４及び
１５を互いに離間させ得る弾性部材１６を配設する。本
実施例では、弾性部材の一例として、圧縮ばね１６を用
いた。なお、圧縮ばねの支持部材への取付けを容易なも
のとするため、本実施例では、各支持部材の相互に対向
する端部にリム４８．４９をそれぞれ形成した。

そして、支持部材１４をその軸線方向に貫通して延在し
、一端が他方の支持部材１５に固着されるコントロール
ケーブル２０を複数本、好ましくは、支持部材の周方向
に相互に等間隔離間させて配設するものとする。ここで
、コントロールケーブル２０とは、ケーブルとそれを案
内するアウターケーシングとからなり、アウターケーシ
ング内に配設されたケーブルにより、力を円滑に伝達す
ることができるものである。

本実施例では更に、配管内での走行運動を円滑に行うた
め、係止手段１８を構成するかしめリング４５に、第１
図に示すように、転勤手段、例えば、走行すべき配管の
内周面にそって転動し得るローラ５０を設けた。

なお、転勤手段５０を含む本実施例に示す走行装置の外
径は、加圧流体の供給により膨満した係止手段１８の外
径又は管内径より小さく、加圧流体の排出に際して収縮
する係止手段１８を含む装置の外径より大きくなるよう
設定するものとし、また、転勤手段の設置数及びその設
置箇所は、装置の仕様に基づいて定めることかでき、こ
の実施例に限定されるものではない。

次に、本発明装置の作動を第４図を用いて説明する。第
４図（ａ）は、走行すべき管内に配設された走行装置を
示している。なお、支持部材１５に形成した給徘口４６
を接続管５２を介して互いに連通させ、他の支持部材１
４に形成した給徘口４７には、加圧流体の給徘を制御す
る弁手段たとえば三方弁を含み操作圧力源に接続された
給徘管５４を接続する。同様に、支持部材１５の一方の
給徘口４６に、弾性収縮体に平行に離間して延在する他
の接続管５６の一端を接続し、その他端を支持部材１４
に形成した図示しない貫通孔に接続する。この貫通孔の
他端にも三方弁を含む給徘管５８が接続されているもの
とする。

いま、矢印Ａで示す方向が、前進させたい方向である時
には、第４図（ｂ）に示したように、まず進行方向前方
に位置する係止手段１８に加圧流体を給徘管５６を介し
て供給して膨満させ、走行すべき配管内壁に押圧するこ
とにより、前方に位置する支持部材１５を配管に対して
保持する。

次いで、弾性収縮体１２に、同様に三方弁などの加圧流
体の給徘を制御する弁手段を含み適当な操作圧力源に接
続された給徘管６０を介して加圧流体を供給すると、膨
経変形し軸線方向に収縮する。

ところで弾性収縮体１２に生起された収縮力は、適用さ
れた加圧流体の圧力に依存するのであり、その圧力を適
宜選択することにより、弾性部材としての引張りばね１
６を圧縮させることができる。

それゆえ、適当な圧力の加圧流体を弾性収縮体に供給す
ると、支持部材１４は圧縮ばね１６を圧縮しながら進行
行方向前方に移動する（第４図（ｂ）参照）。

そこで、給徘管５８を介して、支持部材１４に関係する
係止手段１８に加圧流体を供給して膨満させると、第４
図（Ｃ）に示すように、この係止手段１８も配管内壁に
係合して固定される。

次いで、進行方向前方に位置する係止手段から給徘管５
４を介して加圧流体を排出して当該係止手段１８を収縮
させ、更に、弾性収縮体１２から加圧流体を給徘管５８
を介しで排出してその収縮力を低減させると、圧縮ばね
１６に貯えられた弾性復元力により、進行方向前方に位
置する支持部材１８が同図（ｄ）に示したように、前方
に押し出されることとなる。

このように、上述した手順に従って弾性収縮体及び各係
止手段への加圧流体の給徘を交互に行うことにより、配
管に沿って直進運動させることができる。

ところで、この走行装置を大きく湾曲した配管部に沿っ
て走行させる場合には、支持部材１４に関連する係止手
段１８への加圧流体の給徘により、当該支持部材１４を
配管内周面に保合保持した状態で、弾性収縮体１２の内
部空洞から加圧流体を排出することは、同図（ｄ）と同
様であるが、弾性収縮体１２からの加圧流体の排出に際
し、湾曲部の内側に位置するコントロールケーブルに張
力を作用させる一方、他のコントロールケーブルには何
ら力を作用させないようにする。

このことにより、弾性収縮体１２の内部空間からの加圧
流体の排出に際し、装置が大きく湾曲することになるの
で、配管の湾曲部に沿っても充分に走行させ得ることが
分かる。この様子を第４図（ｅ）に模式的に示す。ここ
で、注意することは、このような湾曲挙動は、それ自身
柔軟な構造を有する弾性収縮体を用いて始めてなし得る
ものであって、従来の装置にあっては実質的に不可能な
ことである。

なお、各コントロールケーブル２０の操作は、走行装置
の走行距離又は装置に搭載したテレビカメラ等の視覚手
段からの映像に合わせて行うことができ、手動で行い得
ることは勿論、必要であれば、電動モータ、流体圧シリ
ンダー等を用いて行っても良く、この場合にもそれらモ
ータを、配管の外方に配設するものとすれば、爆発雰囲
気内での本発明走行装置の使用を妨げるものではない。

次に、第５図に本発明管外走行装置の好適な実施例を示
す。

この走行装置は、第５図（ａ）に仮想線で外形寸法を示
した配管Ｃの外周に沿って走行し得るものであり、弾性
収縮体１２の両端部を支持すると共に、加圧流体の給徘
により膨満して走行すべき配管の外周面に係合し得る係
止手段１８がそれぞれ配設された支持ブロック１４ａ及
び１５ａは、それぞれのかしめリング４５を介して支持
フレーム１４ｂ、　１５ｂが一体的に固着されており、
それら支持ブロック及びフレームは互いに協働して、第
１図に示した実施例の支持部材と同等な作用をなす。

支持フレーム１４ｂ、１５ｂは、走行すべき配管を囲繞
し得るよう、半リング形状をした一組の部材の一端がヒ
ンジ６０により開閉自在に連結された構造をしており、
それぞれの加圧流体の供給により膨満する係止手段が、
配管の外周面に係合し得る内径寸法を有しており、一方
、各支持ブロック１４ａ及び１５ａは、係止手段及び弾
性収縮体を容易に配設し得るよう、第３図に示した支持
部材と実質的に同等な構造をしている。

更に、本実施例では、一端が支持フレームにそれぞれ固
着された複数のブラケット６２の他端にＵ字形状をした
拘束板６４を、その開口部が支持フレームの内方を指向
するよう固着し、係止手段１８の配管外周面から離間す
る方向への膨満を制限し、膨満した係止手段と配管外周
面との係合を一層確実なものとした。

そして、コントロールケーブル２０を、一方の支持フレ
ーム１４ｂを貫通して延在させ、その一端を他方の支持
フレーム１５ｂの対向端面に固着する。

しかしながら、この実施例に限定されるものではなく、
支持ブロック１４ｂを貫通してコントロールケーブル２
０を延在させ、その一端を支持ブロック１５ａの対向端
面に固着しても良いことは勿論である。

また、配管に沿っての走行を円滑に行うため、配管に対
向する支持フレームの内周面に、周方向に相互に離間さ
せてローラ５０を配設する。なお、弾性収縮体１２、そ
して弾性手段しての圧縮ばね１６を、支持ブロック１４
ａ及び１５ｂの間に配設することは、第１図に示した実
施例と同様である。

次に、この実施例の作動に付いて説明する。なお、弾性
収縮体及び係止手段には、操作圧力源に接続された三方
弁を含む適当な給徘管が接続されており、その内部空間
に加圧流体を給徘することができるものとする。

支持ブロック１５ａに配設した係止手段１８に、加圧流
体を適用して膨満させて配管の外周面に係合させ、弾性
収縮体１２に加圧流体を適用して軸線方向に収縮力を生
起させると、支持ブロック１４ａが、進行方向前方に引
き寄せられる。

そこで、支持ブロック１４ａに配設された係止手段１８
の内部空間に加圧流体を適用して膨満させ、配管の外周
面に係合させる一方、支持ブロック１４ｂに配設された
膨満状態にある係止手段の内部空間から加圧流体を排出
して収縮させると、弾性収縮体の収縮運動により軸線方
向に圧縮された弾性手段としての圧縮ばねが復元伸長し
、支持ブロック１５ａを進行方向前方に押しやることと
なる。

それゆえ、加圧流体の給徘をこのような手順に従って行
うことにより直進運動を行うことができる。

一方、第６図に仮想線で示した湾曲した配管部を走行さ
せたい場合にあっては、弾性収縮体１２からの加圧流体
の排出に合わせて、湾曲部の内側に位置するコントロー
ルケーブル２０を操作し、弾性部材としての圧縮ばね１
６による支持ブロック及びフレームの押し出し運動を拘
束すれば良く、拘束の受けない側の支持ブロック及びフ
レームは、関連する弾性収縮体により押し出される結果
、同図に示したように配管の湾曲部に沿って走行させる
ことができる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、支持部材の形状を変更することより種々の形状の配
管に沿ってその内部又は外部を走行させることができ、
特許請求の範囲内で種々の変更が可能である。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明装置は、加圧流体の適用に
より膨経変形し軸線方向に大きな収縮力を生起する軽量
で、形状寸法が他のアクチュエータに比べて極めて小さ
な弾性収縮体を用いたので、走行装置の寸法並びに重量
を低減でき、また、スパークの発生や発熱の虞れがなく
、起爆性雰囲気内でも適用可能であり、コントロールケ
ーブルの操作により大きく湾曲した配管部に沿っても走
行させることができる自由度の大きな走行装置を提供す
ることができる。

しかも、作動流体として圧縮空気を用いれば、たとえ装
置が破損しても、作業環境を汚染することがない等の利
点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る管内走行装置を一部断面にして
示す正面図、 第２図は、本発明装置に好適な弾性収縮体を示す一部破
断面図、 第３図（ａ）及び（ｂ）は、第１図に示す管内走行装置
の各支持部材を断面にして示す図、 第４図（ａ）〜（ｅ）は、第１図に示す管内走行装置の
作動を示す説明図、 第５図（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る管外走行装置
を一部断面にして示す正面図及び側面図、そして第６図
は、第５図に示す管外走行装置の作動を示す説明図であ
る。 １０−・・走行装置　　　　　１２−弾性収縮体１４．
１５−ｍ−支持部材　　　１６−・弾性手段１８・・−
係止手段 ２０−・−コントロールケーブル 第２図 第３図 （ｂ） 第４図 （ａ） （ｂン （Ｃン （ｄ） 第５図 （ａ） ゛（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、相互に離間して配置された支持部材と、それら支持
   部材間にそれぞれ配設され、加圧流体の供給により膨経
   変形し軸線方向に収縮力を生起する弾性収縮体及び弾性
   収縮体の収縮力に対抗する力を賦与する弾性部材と、各
   支持部材にそれぞれ配設され、加圧流体の供給により膨
   満して走行すべき管の内周面又は外周面に係合し得る係
   止手段と、一方の支持部材を貫通して他方の支持部材に
   一端が固着されたケーブルを有する複数のコントロール
   ケーブルとを具え、各係止手段への加圧流体の交互の給
   徘にあわせた弾性収縮体への加圧流体の給徘並びにコン
   トロールケーブルの操作により直進並びに湾曲走行可能
   としたことを特徴とする管内外走行装置。