JPH0350082A - 遠隔制御による導管内移動装置 - 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） 本発明は長手の導管内の移動を制御される移動装置に関
し、更に詳細には、管内での点検、測定、及び／又は他
の作業を遂行するために遠隔制御により前記管内を段階
式に移動する移動装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電設備等に使用されるような管類は、現実の又
は潜在的な危険な状態を示し得るであろう割れ目やひび
が例えば溶接部に存在していないかどうかを決定するた
めに、使用に先だってまたその後定期的に検査されなけ
ればならない。離れた所にあるモニタにより視覚により
検査するためのテレビカメラ等の検査装置を管内を移動
して運搬するための手段が設けられることが望ましい。

該運搬装置は、カメラに加えて、管内における視見によ
る又は超音波による検査の補助、及び／又は溶接や研削
等の池の作業の遂行のための装置を運搬してもよい。

米国特許第４．６７５．７２８号は、長手の管の内部の
視覚による点検を補助するために該長手の管の内部を移
動するための、車輪上に載置された運搬台を具備する装
置を開示している。管内で視覚による点検や他の作業を
行うことを可能にする管の真直ぐな及び曲がった部分内
を移動するための装置の別の形態は、ウェーバ−等によ
る米国特許第４．４６０，９２０号及び日本国特許第６
０−８５０８５号に開示されている。これらの特許の装
置は、管の内壁と把持係合及び係合解除するように動き
得る部分を有する２つの歩行機構と、該２つの機構が管
内を軸方向に運動するようにする駆動手段とを具備する
。該歩行機構は、その２つの離隔した歩行機構の分節し
た相対的運動を可能にする少なくとも１つのジンバル式
接合部を含むもう一つの構造により接続されている。前
記軸方向の駆動手段は、例えば歩行機構の１つとジンバ
ル式接合部を担持する構造との間に接続された伸出及び
引込み可能なシリンダ及びピストンを具備して、該ジン
バル式接合部は、いずれにせよ、管の曲がった部分を装
置が移動することを可能にするのに必要である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の主な目的は、長手の管内で視覚による点検及び
／又は他の作業を遂行するために遠隔制御により該管内
を移動するための新規で改良された装置を提供すること
である。

本発明の別の目的は、管の壁と把持係合及び係合解除す
るように運動し得る部分を有する２つの離隔した歩行部
材を具備するシリンダ状の管の真直ぐな部分及び曲がっ
た部分の両方の中を段階式に移動するための装置であっ
て、該歩行部材同士は軸方向駆動シリンダによって剛固
に接続され、それにより設計及び製造を簡易化し経済的
であるとともに性能及び信頼性を向上させた装置を提供
することである。

他の目的は、一部自明であり一部以下において明らかに
なるであろう。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的に従って、本発明は、各々共通の中心軸の周
囲に放射上に配された伸出及び引込み可能な作動ロッド
を有する複数のシリンダを有する一対の歩行部材を具備
する管内点検装置を企図するものである。該２つの歩行
部材は、もう１つのシリンダにより前記中心軸に沿って
互に対して相対的に離隔されて動かされ得る。該もう１
つのシリンダは、該２つの歩ｔｊ部材に剛固に取り付け
られた両端部を有する。好ましい態様においては、該２
つの歩行部材の各々は、装置がその中で用いられるべき
パイプの内径より若干小さい外側寸法を有する剛固な枠
と、鉄枠及びその軸方向中心の支持部材間に取り付けら
れ固定された複数の複動式空気圧シリンダとを具備する
。

該シリンダは、枠の中心軸の周囲に互いに対して等しい
角度で取り付けられており、前記作動ロッドは、枠の各
一部を通ってピストンから延出している。該ロッドの端
部の摩擦足部は、ロッドが仲出したときに管の内面を把
持する。各歩行部材の全てのシリンダは各作動ロッドを
同時に伸出させ又は引込ませるように作動させられる。

該装置は、一方の歩行部材の作動ロッドが仲出し管壁と
摩擦接触している時に能力の歩行部材の作動ロッドを引
込め、軸方向駆動シリンダを作動させて歩行部材に相対
的な軸方向の運動を行わしめることにより、段階的に管
内を動かすことができる。

前記装置は、特徴の組み合わせにより、管のエルボ部又
は池の曲がった部分を移動することができる。前記軸方
向駆動シリンダは、歩行部材の１つの枠に一端でボルト
により又は池の仕方で剛固に取り付けられ、ピストンロ
ッドの端部は他の歩行部材の枠に剛固に取り付けられて
いる。鉄枠には、作動ロッドが伸出する各シリンダの端
部の両側に、一対のスキッドが取り付けられている。

該スキッドは枠の中心からの距離が、ピストンロッドが
引込んだ時の摩擦足部の外側表面よりも遠い縁部を有す
る。装置が管の曲がった部分に入り軸方向駆動シリンダ
が伸張されると、前方の歩行部材の一方の側のスキッド
が管内面に接触しそれに沿って移動する。これにより後
方の歩行部材の摩擦足部が管内面上で少し滑り、装置全
体が管内で若干回動することになる。歩行部材のピスト
ンにより働く外側への力に対する摩擦足部と管壁との間
の接触面積と摩擦係数は、そのような回動が確実に生じ
るように選択される。また、空気圧シリンダの作用及び
ピストンのストロークは曲がった部分を移動する時のよ
うに歩行部材が管の中心にない時には、１以上の作動ロ
ッドが池の作動ロッドよりもシリンダからより遠くに伸
出することができるように設定される。即ち、管壁に最
も近接している側の摩擦足部を担持する作動ロッドは、
反対側の作動ロッドはど伸出しないであろう。

所定の順序で行われる歩行部材と軸方向駆動シリンダの
運動の繰り返しの結果、摩擦足部が管壁上で滑り装置全
体が回動することにより曲がった管部分を通って装置が
動くことになる。

更に好ましい態様においては、歩行部材を中心部で結合
する単一の軸方向の駆動シリンダを用いるよりも、むし
ろ、一対のそのようなシリンダが、軸方向の中心線の対
向する側で平行に歩行部材に剛固に各々結合されて同時
に作動し歩行部材の相射的な軸方向の運動が行われるよ
うにする。テレビカメラは該２つのシリンダ間に取り付
けられ、軸方向の中心線に沿って延びる。この配置には
、装置全体がより剛性が高くなるとともにテレビカメラ
が管の内周を走査する時にその焦点が合った状態に保つ
という二重の利点がある。

上記の目的及び利点は、本発明の運動可能な検査装置の
添イリの図面並びに構造上及び作用上の特徴の詳細な記
述を考慮することにより一層よく理解されるであろう。

（実施例） 第１図及び第２図は、本発明の装置の好ましい態様を示
し、該態様は中心軸の回りに略対称的に構成され、全体
として参照番号１０．１２で示される一対の離隔された
歩行部材を具備する。各歩行部材１０．１２は複数の複
動式（即ち両端作動式の）空気圧シリンダを具備し、そ
のようなシリンダとして、１４，１６．１８及び２０が
図示された態様に示されているが、いずれにせよ実際上
の最小の数は３である。更に２つの複動式シリンダ２２
．２４が互いに対してそして歩行部材１０゜１２の中心
を結ぶ軸に対して平行に、該離隔された歩行部材間を延
び、部材１０．１２同士を剛固に結合している。

空気圧シリンダ１４，１６，１８，２０，２２゜２４は
、従来の設計のものであり、各々シリンダ部分内を往復
運動するように取り付けられたピストンと、該ピストン
に結合されシリンダの一端を貫通して延びるロッドを有
する。ピストンロッド２６．２８，３０．３２は第１図
において２点鎖線で示され、それぞれシリンダ１４．＋
６．１８゜２０から伸出している。そのように伸出して
いる時には、該ロッド２６，２８，３０．３２のそれぞ
れの端部の摩擦足部３４，３６，３８．４０は円状の断
面を有するＩｔ４２の内面と係合する。各シリンダは、
両端に加圧空気源と接続する取付部品を備えるが、その
ような機構とその制御は従来通りのものであり、従って
本図面においては示されていない。

歩行部材１０．１２はそれぞれ各部材の４つのシリンダ
が取り付けられる剛固な枠を具備する。

歩行部材１０の枠は第１図に示されており、歩行部材１
２の枠はそれと同一の又は同様の構造である。枠部材４
４は４つのシリンダ全ての両側に沿って、また、外側端
部を覆って延びており、４側面を有する中心支持部４６
に溶接されるか又は池の仕方で固定されている。中間支
柱４８は枠部材４４の外側端部の間に斜めに延びそれに
溶接されている。スキッド４９．５１も枠部材の外側部
分にシリンダ１４，１６，１８．２０の各々の外側端部
の両側で固定されている。スキッド４９．５１の外側縁
部は、第２図に示すように、曲線をなしており、ピスト
ンロッド２６，２８，３０．３２が引込んだ時摩擦足部
３４，３６，３８．４０に比較して歩行部材１０．１２
の中心からより遠くに（即ちより管壁に近く）位置する
ようになっている。各シリンダ上のねじ山を切った取り
付は具はシリンダの各端部を覆う枠部材４４の部分中に
ある開口を貫通して延び、ナツト５０により固着されて
いる。該ねじ山を切った取り付は具及びナツトに加えて
、又はその代わりに、枠部材を貫通してシリンダ中に延
びるねじにより、シリンダ１４゜１°６，１８．２０を
取り付けてもよい。

市販のテレビカメラ５２は、歩行部材１０．１２の間に
、好ましくは両部材の間の中心軸に沿って延びるように
取り付けられて、走査機構５４が回転して管４２の内周
の像を反射する際に、装置が管の中心に位置していれば
、焦点を合わせ直す必要がないようになっている。カメ
ラ５２は歩行部材１２に固定され、これと一体に動くこ
とができるようになっており、カメラ５２の操作用及び
カメラ５２かものビデオ信号の中継用の電気コードが歩
行部材１０の中央を遊貫している。ランプ５５は歩行部
材１２の枠部材に取り付けられ、管の内部を照らす。ま
た、「黒光」管５７を枠部材に取り付けて、前述の米国
特許用４，６７５，７２８号に記載された方法で噴霧浸
透剤を用いた視覚による検査を行ってもよい。超音波変
換器、溶接及び研削装置等の池の装置は本発明の装置に
より運搬してよいが、その特性及び配置は任意であるの
で、図示しない。

また、第２図に示すように、シリンダ２２．２４のピス
トンロッドの端ＦＦ１５は、それぞれブラケット５８．
６０により歩行部材１２に剛固に結合されており、一方
、該シリンダの反対側端部は、それぞれブラケット６２
．６４により歩行部材１０に剛固に取り付けられている
。このようにして、装置全体が相互に剛固に結合され、
相対的に可動な要素は、各シリンダのピストン及び作動
ロッドのみである。管４２の外にある加圧源からの空気
がそれぞれ管６６．６８を通じてシリンダ２２．２４の
一端に供給されてピストンロッドを伸出させ、管７０．
７２を通じて他端に供給されて該ロッドを引込ませる。

管４２の真直ぐな及び曲がった部分を通る装置の運動の
仕方は一連の口筒３ａ〜第３ｆ図及び第４ａ〜第４ｒ図
に示されている。第３ａ図においては、装置は、歩行部
材１０の４つのシリンダのピストンロッドが伸出し、歩
行部材１２のシリンダのピストンロッド及び本図におい
て参照番号７４で示される軸方向に延びるシリンダが引
込んだ状態で示されている。正常な作動時には、本装置
及び運搬される装置の重量に対して、歩行部材シリンダ
によって加えられる外向きの力及び作動ロッドの端部の
足部と管の内面との間の摩擦係数は、管の内面と一方の
歩行部材の摩擦足部が係合し能力の歩行部材の摩擦足部
が係合解除している時に、係合している歩行部材から延
びる本装置の部分が片持ち梁成に支持されるような値と
なっている。

即ち、一方の歩行部材の足部が摩擦により管の内面と係
合することにより、通常は、軸方向に延びるシリンダ７
４の作動ロッド７６が第３ａ図のように引込んでいる時
及び第３ｂ図のように伸出している時の両方の場合にお
いて本装置は支持される。

ロッド７６を伸出させ、歩行部材１２を左に、即ち第３
ｂ図の位置まで動かす。次に歩行部材１２のシリンダを
作動させてそのピストンロッドを伸出させ、第３Ｃ図に
示すように管４２の内側に摩擦足部を係合させる。第３
ｄ図に示すように歩行部材１０のシリンダのピストンロ
ッドを引込ませ、本装置を歩行部材１２により支持する
。ピストンロッド７６を次に引込ませ、これによりシリ
ンダ７４及び歩行部材１０を、第３ｄ図の位置から第３
ｅ図の位置まで左に動かす。歩行部材１０のシリンダの
ピストンロッドの伸出により各要素は第３ｆ図の位置に
なり、次に、上記のステップが順次繰り返されて、本装
置は管４２の中を歩行する様にして運動することになる
。

歩行部材ｔｏ、１２のシリンダ及び軸方向駆動シリンダ
７４の作動順序は、第４ａ〜第４ｒ図において参照番号
７８により示される管の曲がった部分を通って本装置が
運動する場合も同様である。

ｆＡｄａ図においては、装置は１作動ロッドが引込んだ
前部の歩行部材ｌＯが管の曲がった部分に近づいており
、歩行部材・１２の作動ロッドが伸出し、軸方向の駆動
シリンダ７４が引込んだ状態にある。

シリンダ７４を伸出させると、装置は管の軸を横断する
軸を中心に回転し、そのような回転の間、歩行部材ｌＱ
の下側のシリンダに隣接するスキッド４９．５１がカー
ブの外側の管面に沿って摺動し、歩行部材１２の摩擦足
部３４及び／又は３８が管面を滑動する。第４ａ図の位
置から第４ｂ図の位置まで動く時に、歩行部材１２の下
側の摩擦足部は、略゛Ｉａ″′によって示される位置か
ら”ｂ″′によって示される位置まで゛滑動する。

次に、歩行部材１０のシリンダの作動ロッドを伸出させ
、第４Ｃ図に示すように、−格上のシリンダの作動ロッ
ド２６が下側のシリンダのロッドより一層外側に伸出す
る。次に歩行部材１２のシリンダの作動ロッドを引込ま
せ（第４ｄ図）、その後で軸方向駆動シリンダ７４を引
込ませ、第４ｅ図に示すように、歩行部材１２の上部が
管７８のカーブの内側に接するかまたは近接する。かく
して、第４ｆ図に示されるように、歩行部材１２のシリ
ンダの作動ロッドが伸出した時には、下側のシリンダの
作動ロッド３０は上側のシリンダの作動ロッドより一層
遠くまで延び出る。

歩行部材１０のシリンダの作動ロッドが引込むと、各要
素は第４ｇ図の位置にあり、第４ａ図の位置から前方へ
完全に１歩歩行したことになる。

次に、第２少目を完全に歩行する際には、シリンダの作
動ロッドは同様の一連の動きを繰り返し、装置は第４ｇ
〜第４ｍ図に示す位置どりをして動くことになる。繰り
返して述べれば、シリンダ７４が伸出して第４ｇ図の位
置から第４ｈ図の位置まで動く時には、装置が回転し摩
擦足部３８は位置ｇＩ＋からＩＩ　ｈＩ＋まで滑動する
。

第３小口の完全な１歩は、第４ｍ〜第４ｒ図の一連のシ
リンダの作動及び運動に示されている。

第４ｍ図の位置から第４ｎ図の位置に動く時には、後部
の歩行部材１２の摩擦足部３８は管面を位置ｍ”から位
置ＩＩ　ｎ＋１まで滑動する。装置が第４ｑ図の位置か
ら第４ｒ図の位置に移動して管の曲がった部分を脱し真
直ぐな部分に入る際には、前部の歩行部材ＩＯの［４足
部３８は位置゛′ｑ′″から位置ＩＩ　ｒＩ＋まで滑動
し、装置の中心軸は管の軸と一致することになる。

図示例においては、装置は、３歩の完全な歩行で曲がっ
た部分の通り抜けを完了しているが、装置の軸方向の移
動における昭々の進み具合は、実際には非常に小さく、
それは管の曲率半径による。

しかし、非常に小さい曲率半径の曲がった部分を通る運
動は可能である。シリンダ７４のピストンのストローク
長は、装置が使用されるべき管の直径と移動することが
予定される曲がった部分の曲率半径とに比例する。例え
ば、直径６インチの管内で作動するように設計された装
置は、最大ストローク約１インチの軸方向駆動シリンダ
を有することができ、一方、直径１０インチ又は１２イ
ンチの管であってより大きい曲率半径を有する曲がった
部分を有する管内において作動するように設計された装
置は、４インチもの最大ストロークを有することができ
る。

歩行部材のシリンダのストロークは、シリンダが引込み
装置が管の中央にある時の摩擦足部の外側表面と管壁と
の間の距離の約２倍であるべきである。即ち、一方の側
の管壁が一方の側のスキッド４９．５１と係合している
時には、その側のピストンロッドは摩擦足部をスキッド
と平行にするのに必要な程度だけ伸出する。従って、反
対側のシリンダは、摩擦足部を管と係合させるためには
、装置が管の中央にある時の略２倍伸出しなければなら
ない。この関係は、装置が曲がった管部分７８を移動す
る第４ａ〜第４ｒ図に示されている。装置の剛性が高い
こと、及び各歩行部材のピストンロッドの端部の足部が
管の内面と摩擦により係合することにより、装置は管の
垂直部を上方にも下方にも移動することができる。又、
装置は、その背後に管の外の電力、圧縮空気等に装置の
様々な要素を接続する電気の、圧縮空気の、及び他のラ
インを引いて行くのに何の問題もない。制御装置は、従
来通りのものであり、従って詳細を示さないが、好まし
くは、歩行部材のシリンダ及び軸方向駆動シリンダの各
端部への空気の流れを制御するソレノイド弁を具備する
。

各歩行部材の４つのシリンダ全ては、それぞれのピスト
ンロッドを同時に延び出させ又は引込ませるように作動
させられるが、その制御は、好ましくは、自動的に又は
手動的に選択可能に行われてもよい。摩擦足部を動かし
て管内面と係合させたり係合解除させたりする手段とし
ては、空気圧により作動するシリンダが好ましいが、所
望により、可動プランジャの端部に摩擦足部を有するソ
レノイド装置に代えることもできる。さらに、実施例に
おいては、装置は各歩行部材に、管の内側表面と係合し
たり係合解除すべく移動可能な複数の個別の摩擦足部を
備えているが、摩擦による係合は、蜆の手段、例えば各
歩行部材の枠を囲繞する膨張式の要素により得てもよい
。本発明は、３つの伸出／引込みアセンブリ、即ち前部
及び後部の歩行部材並びに軸方向駆動シリンダの剛固な
相互結合に基づいている。また、歩行部材上の伸出引込
みする要素が伸出させられる駆動力に対して該要素の管
内面との摩擦による係合は次の２つの条件を満足しなけ
ればならない。１．各歩行部材の係合は、垂直な真直ぐ
な管部分を動く間は、装置の残りの部分を吊り下げるよ
うにして支持し、水平の真直ぐな管部分を動く間は片持
ち梁成に支持して、大きな滑動を来さないのに十分な程
きっくなければならない。２．摩擦による係合手段は、
曲がった管部分を動く間は、軸方向駆動シリンダの伸出
に応じて、管の軸を横断する軸を中心に装置が有限の回
転を行い得るように管の内面上を滑動しなければならな
い。

（発明の効果） 本発明は、上述のような構成を有することにより、従来
の装置と比較して、設ｎ１及び製造が簡易化され経済的
になるとともに、性能及び信頼性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を有する運動可能な検査装置の好
ましい態様の正面図で、運動の第２の位置にある部分は
２点鎖線で示した図、第２図は、前記と同一の部分を２
点鎖線で示した第１図の装置の平面図、第３ａ図〜第３
ｆ図は、管の真直ぐな部分を移動する歩行運動を行う際
の装置の要素の運動順序を示す一連の概略立面図、第４
ａ−第４ｒ図は管の曲がった部分を装置が移動する際の
装置の要素の運動順序を示す一連の概略立面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真直ぐな部分及び曲がった部分の双方を有する長手
   の導管内の移動を制御される移動装置であって、 ａ）中心軸の周囲に配された剛固な枠と、該枠に取り付
   けられ該中心軸に対して外方に伸出した位置と内方に引
   込んだ位置との間で該枠に対して可動である摩擦係合手
   段とを各々含む第１及び第２の歩行部材と、 ｂ）前記各歩行部材の前記摩擦係合手段を、前記導管の
   内面と摩擦係合させ及び係合解除させるべく、前記外方
   に伸出した位置と内方に引込んだ位置との間で動かす手
   段と、 ｃ）前記第１及び第２の歩行部材を離隔させた状態で剛
   固に結合し前記中心軸に沿って相対的に動かす軸方向駆
   動手段とを具備し、 ｄ）該軸方向駆動手段は、両端がそれぞれ前記第１及び
   第２の歩行部材の前記剛固な枠に剛固に結合された少な
   くとも１つの伸出及び引込み可能な部材を具備し、 ｅ）前記摩擦係合手段と前記導管の前記内面との摩擦係
   合と、該摩擦係合手段を前記外方に伸出した位置まで動
   かす力及び前記伸出及び引込み可能な部材をその伸出し
   た位置まで動かす力とは、 ｉ）各歩行部材の前記摩擦係合手段の前記摩擦係合によ
   り、前記導管の真直ぐな部分内を移動する間は、大きな
   滑動なしに、該導管の前記内面に対して離隔した状態で
   前記装置の残余が支持され、 ｉｉ）前記摩擦係合は、前記導管の前記内面上を各歩行
   部材の前記摩擦係合手段が滑動するのを可能にして、該
   導管の曲がった部分内を移動する間は、前記伸出及び引
   込み可能な部材がその伸出した位置まで動くのに応じて
   、前記導管の軸を横断する軸を中心に前記装置が限定さ
   れた回動を行うことを可能にする、ように設定されてい
   る移動装置。 ２、前記軸方向駆動手段は、前記中心軸と平行な線に沿
   って可動であるピストン及びピストンロッドを有する少
   なくとも１つのシリンダから成る請求項１記載の装置。 ３、前記シリンダは一端が前記第１の歩行部材に剛固に
   結合され、前記ピストンロッドは該シリンダの他端から
   伸出して前記第２の歩行部材に剛固に結合されている請
   求項２記載の装置。 ４、前記軸方向駆動手段は、１対のシリンダから成り、
   各シリンダが相互にそして前記中心軸に対して平行な線
   に沿って可動であるピストン及びピストンロッドを有す
   る請求項１記載の装置。 ５、前記各シリンダは一端が前記第１の歩行部材に剛固
   に結合され、前記各ピストンロッドは該各シリンダの他
   端から延出して前記第２の歩行部材に剛固に結合されて
   いる請求項４記載の装置。 ６、前記摩擦係合手段はそれぞれのピストンロッドの端
   部に取り付けられた複数の摩擦足部から成り、該摩擦係
   合手段を動かす前記手段は該ピストンロッドが伸出する
   シリンダから成る請求項１記載の装置。 ７、前記シリンダは前記各第１及び第２の歩行部材の前
   記剛固な枠に取り付けられ、前記ピストンロッドは前記
   中心軸の周囲に放射状に延びている請求項６記載の装置
   。 ８、前記シリンダの数が４である請求項７記載の装置。 ９、前記各摩擦足部に隣接して前記剛固な枠に取り付け
   られた少なくとも１つの要素をさらに具備し、該要素は
   、対応するピストンロッドが完全に引込んだ時隣接する
   摩擦足部の最も外側の表面よりも前記中心軸から遠くに
   位置する外側部分を有し、もって前記歩行部材が前記導
   管の曲がった部分内で前進して前記導管の内面と接触す
   る時に、該外側部分が前記隣接する摩擦足部より以前に
   該導管の内面と接触する請求項７記載の装置。 １０、前記要素は、前記各歩行部材の前記剛固な枠に取
   り付けられ、前記ピストンロッドが最も引込んだ位置に
   ある時前記各摩擦足部の両側に位置する１対の板状の部
   材から成る請求項９記載の装置。