JPH05171893A - 小口径管拡径ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小口径の既埋設管の内面を切削して拡径す
る。 【構成】 小口径管拡径ロボット３は、先端に首振り可
能且つ回転して管路の内面を切削するカッタ３３を有す
る切削部１５、カッタ３３を回転させる切削駆動部１
６、切削した内面を監視するカメラ部１７、切削部を制
御して切削時に切削部を管路２内に突っ張らせ、管路内
面にカッタを押し付ける切削制御部１８、管路内を走行
する推進部１９及び推進部を制御する推進制御部２０
を、ジョイント２１〜２５で順次連結して構成されてい
る。ロボット３は、遠隔操作により小径の既埋設管２の
内面を切削しながら当該既埋設管内を自走して長距離に
亘り連続的に拡径する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に埋設されている
小口径管の管路の内面を切削しながら自走して拡径する
小口径管拡径ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】道路や歩道の下には上下水道管、ガス
管、通信ケーブル、電力ケーブル等が多数埋設されてお
り、更に近年、多くの都市が街の景観を高めるために前
記通信ケーブル、電力ケーブル等を埋設して街路から電
柱を無くするような傾向になってきている。従って、埋
設する通信ケーブル、電力ケーブルの容量を大きくする
ことが必要となり、これらのケーブルを太くしたり、或
いは増設することが必要となってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、既に埋設さ
れている電力ケーブルの埋設管は、その管径が１００〜
１２０φ程度の小口径管であり、電力容量を大きくすべ
く電力ケーブルの径を太くし、或いはケーブルを増設す
るためには、既埋設管の管径を１５０〜１６０φ程度に
拡径するか、又は既に埋設されている小口径管を大口径
管に交換するか、或いは新たに別の管路を敷設する必要
がある。

【０００４】しかしながら、道路の下に埋設されている
埋設管を交換したり、或いは新たに埋設するためには大
掛かりな道路工事が必要となり、工事費が極めて高価に
なるばかりでなく、交通量を規制したり、場合によって
は通行止めをしたりする必要がある。従って、既埋設管
の管径を拡径することが工事費用や、交通規制等の点か
らみて望ましい。

【０００５】既埋設管の管径を拡径すると一口に言って
も容易ではない。即ち、埋設管は、コンクリート製であ
り、その長さは、１区間が数百メートルもあり、しか
も、道路のカーブや上下の変化に伴い複雑に変化してお
り、半径が数メートル（３ｍ程度）と小さい箇所もあ
る。更に場所によっては埋設管が水没している可能性も
ある。また、切削時に管路内に発生する切り屑（切粉）
をどのように処理するか等の問題もある。従って、既に
埋設されている１００〜１２０φ程度の小口径管の管径
の内面を連続的に切削して１５０〜１６０φ程度に拡径
することは極めて困難である。

【０００６】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、既に埋設されている小口径管内を自走してその内面
を長距離に亘り連続的に切削し、しかも半径の小さい箇
所でも容易に追従して拡径することが可能な小口径管拡
径ロボットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、内筒の先端にジョイントを介して回
転可能且つ首振り可能に取り付けられ且つ先端に管路の
内面を切削して拡径するカッタが設けられたヘッドと、
前記内筒に外嵌されて当該内筒を進退可能に支持するシ
リンダ機構と、前記内筒の外周に拡径可能に配設され前
記拡径された管路の内面に圧接して当該内筒を支持する
支持機構とを有する切削部と、前記切削部に連結され前
記カッタを回転駆動する油圧モータを有する切削駆動部
と、前記切削駆動部に連結され前記切削部のシリンダ機
構と支持機構とを制御する切削制御部と、前記切削制御
部に連結され内筒の前後両端の外周に夫々拡径可能に配
設されて前記拡径された管路の内面に圧接して当該内筒
を支持する支持機構と、前記内筒に外嵌されて当該内筒
を進退可能に支持し前記前後の各支持機構と協働して前
記拡径された管路内を推進するシリンダ機構とを有する
推進部と、前記推進部に連結され当該推進部の各支持機
構とシリンダ機構とを制御する推進制御部とを備えた構
成としたものである。

【０００８】

【作用】小口径管拡径ロボットは、切削制御部により切
削部の支持機構を管路内面に圧接させて突っ張り、且つ
シリンダ機構を駆動して内筒を押し出して切削部のカッ
タを拡径すべき管路の内面に押圧させ、切削駆動部によ
り切削部のカッタを回転駆動して内面を切削拡径する。
推進制御部は、推進部の前後の支持機構とシリンダ機構
とを駆動して前記切削部、切削駆動部、切削制御部を押
し、推進制御部を引っ張りながら前記管路内を自走す
る。このようにしてロボットは、長距離に亘り管路内を
自走しつつその内面を連続的に切削して拡径する。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図１は、本発明に係る小口径管拡径ロボット
により既埋設管の管径を拡径するための概要を示し、道
路１の下方には当該道路１に沿って管路２が埋設されて
おり、当該管路（以下「既埋設管」という）２は、例え
ば、内径が１２０φ程度のコンクリート製の小口径管と
されている。小口径管拡径ロボット（以下単に「ロボッ
ト」という）３は、既埋設管２の内面を連続的に切削し
てその内径を例えば、１５０φに拡径する。

【００１０】道路１上には、ロボット３を制御するため
のシステム操作盤を搭載した車両４、油圧ユニットを搭
載した車両５、切削時に水を供給するための水タンクを
搭載した車両６、切削屑を含有する泥水を処理する濾過
装置７、濾過後の水を搬出するタンクローリ車８等が配
置されている。また、道路１の既埋設管２の始端２ａ、
終端２ｂ側には夫々縦穴１ａ、１ｂが設けられており、
更に当該道路１の下方には、既埋設管２の始端２ａ、終
端２ｂ側に夫々チャンバ１ｃ、１ｄが設けられ、チャン
バ１ｄには既埋設管２の終端２ｂに取付られたガイド２
ｃの開口端の下方に泥水回収槽９が配設され、当該泥水
回収槽９内にはポンプユニット１０が収納されている。

【００１１】そして、ロボット３は、車両４〜６と高圧
油ケーブル１１、コントロールケーブル１２、水ホース
１３等により接続されており、濾過装置７と泥水回収槽
９とはホース１４により接続されている。尚、図中にお
いて既埋設管２、ロボット３等は、分かり易くするため
に道路１、車両４〜６、８等に比べて誇張して大きく描
いてある。

【００１２】ロボット３は、図２に示すように切削部１
５、切削駆動部１６、カメラ部１７、切削制御部１８、
推進部１９及び推進制御部２０等により構成されてお
り、これらは互いにジョイント２１〜２５により連結さ
れ、屈曲可能とされている。このロボット３は、各部１
５〜２０が短く構成されており、その全長が約２．７ｍ
程度とされている。

【００１３】切削部１５は、図３に示すように本体３
０、ヘッド３１、これらの本体３０とヘッド３１とを連
結するユニバーサルジョイント３２とにより構成されて
おり、ヘッド３１にはカッタ３３、ガイド３４が設けら
れている。本体３０の内筒３５の後部には中間筒３６が
摺動可能に外嵌され、前部にはリング３７が外嵌固定さ
れており、これらの中間筒３６、リング３７には夫々外
筒３８、３９が摺動可能且つ液密に外嵌されている。ま
た、外筒３９は、内筒３５に対しても液密且つ摺動可能
に外嵌されており、且つその後端は、中間筒３６の前端
にねじ結合により固定されて一体とされている。中間筒
３６は、略中央にピストン３６ａが形成されている。ま
た、リング３７もピストンとされている。そして、内筒
３５と外筒３９とは相対的に摺動可能とされている。

【００１４】内筒３５には壁内に軸方向に沿って油路３
５ａ〜３５ｄが設けられており、油路３５ａ、３５ｂの
各前端は中間筒３６のピストン３６ａ、リング３７の各
一側に、油路３５ｃ、３５ｄはこれらのピストン３６
ａ、リング３７の各他側の油室に連通されており、これ
らの油路３５ａ〜３５ｄの各後端は、内筒３５の後端に
開口（図１２）されている。

【００１５】外筒３８の後端には図４に示すようにアリ
状の係止部３８ａが周方向に等間隔で複数例えば、４個
形成されており、これらの各係止部３８ａには脚４０の
後端が連結される。脚４０は、図５乃至図７に示すよう
に外周面が曲面をなし、前端には径方向に溝４０ａが、
下面の略中央から後端に亘り且つ外周面方向に向かって
傾斜する蟻溝４０ｂが設けられている。また、この脚４
０の外周面には摩擦力の大きい例えば、ゴム部材４１が
固着されている。尚、ゴム部材４１の外径は、前記拡径
すべき内径（１５０φ）程度とされている。この脚４０
は、蟻溝４０ａを介して外筒３８の係止部３８ａに当該
外筒３８の径方向に摺動可能に嵌合される。

【００１６】一方、中間筒３６の後端には傾斜台４２が
外筒３８の各係止部３８ａと対応する箇所に固定されて
いる。この傾斜台４２は、図８、図９に示すように側面
視三角形状をなし、前端から後端まで中間筒３６の径方
向外方に向かって傾斜しており、傾斜せる上端に脚４０
の下面の蟻溝４０ｂと摺動可能に嵌合するアリ４２ａが
形成されている。

【００１７】脚４０は、図１０、図１１に示すように前
端が蟻溝４０ａを介して外筒３８の係止部３８ａに、下
面が蟻溝４０ｂを介して傾斜台４２の上端のアリ４２ａ
に夫々摺動可能に嵌合されており、外筒３８の軸方向の
移動に伴い傾斜台４２に沿って当該外筒３８の径方向に
摺動する。即ち、脚４０は、図１０に示すように外筒３
８が前方に移動した状態においては外周面が当該外筒３
８の外周面と略面一となり、後退するに伴い傾斜台４２
の傾斜せる上面に沿って当該外筒３８の後方且つ径方向
外方に張り出す。他の各脚４０も同様に構成されてい
る。そして、これらの各脚４０は、拡径して張り出した
時に管路２の内面に圧接してカッタ３３の反力を突っ張
って受け止める作用をする。また、内筒３５の後端には
端末金具４３が固定されている。

【００１８】図３に戻り内筒３５の軸心には中空の軸４
５が貫通されており、当該軸４５は両端が夫々ベアリン
グを介して相対回転可能に支持されている。この軸４５
の先端にはユニバーサルジョイント３２が嵌合固定され
ている。このユニバーサルジョイント３２の前面にはピ
ン４６が、軸４５の軸方向に沿って且つ同一円周上に周
方向に等間隔で複数例えば、４本植設されている。

【００１９】ヘッド３１は、大径部３１ａと小径部３１
ｂとが一体に形成されており、大径部３１ａ内にはチャ
ンバ３１ｃが形成され、当該チャンバ３１ｃは小径部３
１ｂとの段差部近傍の外周面に複数の小孔３１ｄを介し
て開口されている。小径部３１ｂにはガイド３４が、周
方向に等間隔で複数例えば、４個設けられている。そし
て、各ガイド３４は、軸方向に沿って配列された複数例
えば、３個のローラ４８により構成されている。

【００２０】小径部３１ｂの端面中央には穴３１ｅが穿
設されており、当該穴３１ｅにはフック４９の基端がベ
アリングを介して相対回転可能に且つ逸脱不能に装着さ
れている。このフック４９は、ロボット３を牽引する際
に牽引用ロープの先端を取りつけるためのものである。
カッタ３３は、図１３、図１４に示すように環状の円盤
をなし、その外径は大径部３１ａと略同径、内径はヘッ
ド３１の小径部３１ｂよりも僅かに大径とされており、
前端面の周縁には周方向に沿って溝３３ａが多数設けら
れている。そして、各溝３３ａ及びこれらの各溝３３ａ
と対応する外周面にはダイヤモンドビット５０、５１が
装着固定されている。そして、カッタ３３の外径は、ダ
イヤモンドビット５１が装着された状態において拡径す
べき管路の内径とされている。

【００２１】このカッタ３３は、図３に示すようにヘッ
ド３１の小径部３１ｂに嵌合されて大径部３１ａとの間
の段差面に強固に固定される。そして、ヘッド３１にカ
ッタ３３を装着した図示の状態において大径部３１ａの
チャンバ３１ｃに連通する各小孔３１ｄは、カッタ３３
の前端に開口する。ヘッド３１の大径部３１ａの後端面
中央にはチャンバ３１ｃに連通する軸孔３１ｆが穿設さ
れている。

【００２２】ジョイント５２は、先端がヘッド３１の軸
孔３１ｆに、後端が軸４５の先端に夫々液密に嵌合され
ている。このジョイント５２は、フレキシブルとされ、
ヘッド３１が本体３０に対して３６０度に亘り首振り可
能とされている。チャンバ３１ｃには中空の軸４５、ジ
ョイント５２を通して高圧の切削水が供給され、更に各
小孔３１ｄからカッタ３３の前面に噴射されて切削時に
おける当該カッタ３３の冷却及び粉末状の切削屑（切
粉）の排出を行なう。

【００２３】ヘッド３１とユニバーサルジョイント３２
との間にはスプリング４７が４本縮設されており、各ス
プリング４７は、夫々一端がジョンイト３１の各ピン４
６に外嵌され、他端がヘッド３１の大径部３１ａの後端
面に圧接されている。ヘッド３１は、通常の状態におい
ては４本のスプリング４７のばね力により本体３０ニ対
して直線状に保持され、横方向の力が加わるとスプリン
グ４７のばね力に抗して当該方向に向けられる。これに
よりヘッド３１は、既埋設管２の小さいカーブ（半径３
ｍ程度）の部分でも当該カーブに沿って進行可能とされ
る。

【００２４】切削駆動部１６は、図１７に示すように油
圧モータ５５の先端にケース５６が嵌合固定され、当該
ケース５６の先端には端末金具５７が嵌合固定されてい
る。中空軸５８は、油圧モータ５５の回転軸５５ａの軸
線上にその略中央を端末金具５７に回転可能に軸支され
て配設されており、基端にはロータリジョイント５９が
装着されている。軸６０は、油圧モータ５５の出力軸５
５ａと軸５８との一側に並設されており、その両端は夫
々ケース５６、端末金具５７に回転可能に軸支されてい
る。油圧モータ５５の回転軸５５ａ、軸５８にはギヤ６
１、６２が固定され、軸６０にはギヤ６１、６２と夫々
噛合するギヤ６３、６４が固定されている。そして、油
圧モータ５５の駆動力は、ギヤ６１〜６４を介して軸５
８に伝達される。

【００２５】油圧モータ５５の基端にはフランジ６５が
固定され、フランジ６５には端末金具６６が固定されて
おり、当該フランジ６５には大径の油圧ホース６７、６
８、小径の油圧ホース６９〜７２、及び水ホース７３が
支持（図１８）されている。大径の油圧ホース６７、６
８の各先端は、夫々油圧モータ５５に接続（図１９）さ
れ、小径の油圧ホース６７〜６８は、油圧モータ５５の
側部を通りケース５６、端末金具５７内を貫通（図２
０）して図３に示す切削部１５の内筒３５の各油路３５
ａ〜３５ｄに接続される。また、水ホース７３の先端
は、ケース５６内においてロータリジョイント５９に連
結されている。

【００２６】この切削駆動部１６の軸５８の先端は、切
削部１５（図２）の軸４５の後端にユニバーサルジョイ
ント２１を介して連結されると共にフレキシブルホース
７５を介して液密に接続されている。軸５８の回転は、
ユニバーサルジョイント２１を介して軸４５に伝達され
る。また、水ホース７３に供給される高圧の切削水は、
ロータリジョイント５９を介して軸５８に供給され、更
にフレキシブルホース７５を介して軸４５に供給され
る。

【００２７】カメラ部１７は、図２１に示すように円筒
状のケース８０の前、後両端に端末金具８１、８２が液
密に装着されており、ケース８０は、透明なアクリル等
の樹脂部材により形成され、前部４／３程度を残して円
筒状の保護カバー８３が外嵌されている。このケース８
０内には略中央にカメラ８５がレンズを前方に向けて収
納されており、当該カメラ８５の先端外周部にはライト
８６が周方向に沿って等間隔で複数例えば、４箇所設け
られている。これらのライト８６は、拡径された管路２
の内面２ｄ’を４箇所から略全周を照明する。

【００２８】前側の端末金具８１の内面には軸心にカメ
ラ８５のレンズに臨んで穴８１ａが穿設されており、当
該穴８１ａにはモータ８７が収納されている。このモー
タ８７の回転軸には反射ミラー８８が取り付けられてい
る。この反射ミラー８８は、回転軸に対して４５度の角
度をなしており、各ライト８６により照明された管路２
の内面２ｄ’を、モータ８７の回転に応じてケース８０
を透してカメラ８５のレンズに向けて反射させる。そし
て、カメラ８５は、拡径された管路２の内面２ｄ’を撮
影する。

【００２９】カメラ８５、モータ８７に接続される各ケ
ーブル９０、９１（図２２）は、後側の端末金具８２の
中央から後方に延出されている。また、端末金具８１、
８２の周縁部に設けられた孔には前記大径の油圧ホース
６７、６８、小径の油圧ホース６９〜７２及び水ホース
７３（図２２、２３）が挿通支持されている。端末金具
８１の先端８１ｂは、切削駆動部１６の端末金具６６に
連結される。そして、端末金具６６と端末金具８１の先
端８１ｂとによりジョイント２２（図２）が構成され
る。また、切削用の水ホース７３にはケース８０の前部
の外周面に附着した塵埃を流して管路２の内面２ｂの照
明及び撮影を良好にするための洗浄用の水ホース９２
（図２６）が分岐接続されている。

【００３０】切削制御部１８は、図２４に示すように円
筒状のケース１００の前後両端に液密に端末金具１０
１、１０２が装着され、ケース１００の内部は、隔壁１
０３、１０４により３室に画成され、各室内には夫々電
磁弁１０５、サーボ弁１０６、１０７が配設されてお
り、電磁弁１０５、サーボ弁１０６は隔壁１０３、１０
４に、サーボ弁１０７は端板１０２に夫々固定されてい
る。電磁弁１０５は、ポート１００ａを介して切削部１
５（図３）のヘッド３１のチャンバ３１ｃに切削水を、
ポート１００ｂを介してカメラ部１７に洗浄水を夫々供
給し、サーボ弁１０６は、ポート１００ｃ、１００ｄを
介して切削部１５の突っ張り用の各脚４０を制御する油
路３５ａ、３５ｃに接続され、サーボ弁１０６は、ポー
ト１００ｅ、１００ｆを介して当該切削部１５の内筒３
５を推進制御する油路３５ｂ、３５ｄに接続されてい
る。

【００３１】後側端末金具１０２には電磁弁１０５、サ
ーボ弁１０６、１０７に制御信号を供給し、また、ケー
ブル９０、９１に接続されるケーブル１１０、１１１の
端末が固定され、前側端末金具１０１にはケーブル９
０、９１の後端が接続されている。また、隔壁１０３、
１０４、端末金具１０２には図２７、２８、２９に示す
ように油路が形成されており、各油圧ホース６７、６
８、６９〜７２、水ホース７３等が連通接続されてい
る。そして、端末金具１０１の先端１０１ａは、カメラ
部１７の端末金具８２（図２１）の後端８２ｂに連結さ
れる。これらの端末金具１０１の先端１０１ａと端末金
具８２の後端８２ｂとによりジョイント２３が構成され
る。

【００３２】図３０は推進部１９を示し、推進部１９の
内筒１２０は、後部に中間筒１２１が外嵌固定され、前
部から略中央まで中間筒１２２が軸方向に摺動可能に外
嵌され、中間軸１２２の略中央にはリング１２３が外嵌
固定されている。中間筒１２１は、略中央にピストン１
２１ａが設けられ、中間筒１２２の後端にはピストン１
２２ａが設けられており、リング１２３は、中間筒１２
２のピストンとされている。内筒１２０の前端及び後端
には夫々端末金具１２４、１２５が固定されており、端
末金具１２４は、中間筒１２２の内筒１２０からの逸脱
を防止する。

【００３３】中間筒１２１には外筒１２６が、中間筒１
２２には外筒１２７、１２８が液密に摺動可能に外嵌さ
れており、外筒１２８の後端と中間筒１２１の前端とは
ねじ結合により固定されている。従って、外筒１２８
は、中間筒１２１を介して内筒１２０に固定されてい
る。そして、外筒１２６の後端及び１２７の前端には、
前述した切削部１５（図３、図４）の外筒３８と同様に
構成された走行用の脚が設けられている。

【００３４】即ち、外筒１２６の後端及び１２７の前端
には、前述した切削部１５（図３、図４）に示す外筒３
８の係止部３８ａと同様の係止部１２６ａ、１２７ａ
が、周方向に等間隔に４個形成されており、中間筒１２
１の後端及び１２２の前端には各係止部１２６ａ、１２
７ａと対応する位置に夫々傾斜台１３０、１３１が固定
されている。これらの傾斜台１３０、１３１は、切削部
１５の傾斜台４２（図３、図８、図９）と同様に形成さ
れている。そして、外筒１２６の各係止部１２６ａと対
応する各傾斜台１３０との間、及び外筒１２７の各係止
部１２７ａと対応する各傾斜台１３１との間には夫々切
削部１５の脚４０（図３、図５〜図７）と同様の脚１３
２、１３３が嵌合されている。

【００３５】内筒１２０には壁内に軸方向に沿って油路
１２０ａ〜１２０ｆが設けられており、これらの各油路
１２０ａ〜１２０ｆの後端は、当該内筒１２０の後端面
に開口（図３１）している。油路１２０ａ〜１２０ｃ
は、夫々外筒１２６、１２８、１２７の各ピストン１２
１ａ、１２２ａ、１２３の各一側の油室に連通されてお
り、油路１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆは、外筒１２
６、１２８、１２７のピストン１２１ａ、１２２ａ、１
２３の各他側の油室に連通されている。

【００３６】内筒１２０の油路１２０ａに油圧が供給さ
れると外筒１２６が実線の位置から後方（矢線Ｒ方向）
に摺動し、各脚（以下「後脚」という）１３２が二点鎖
線で示すように後方に摺動しつつ半径方向外方に摺動即
ち、斜め後方且つ外方に張り出す。また、油路１２０ｄ
に油圧が供給されると、外筒１２６が前方（矢印Ｆ方
向）に摺動し、各後脚１３２が二点鎖線の位置から引っ
込んで実線で示す元の位置に戻る。

【００３７】油路１２０ｃに油圧が供給されると外筒１
２７が実線の位置から前方（矢印Ｆ方向）に摺動し、各
前脚１３３が二点鎖線で示すように前方に摺動しつつ半
径方向外方に摺動即ち、斜め前方且つ外方に張り出す。
また、油路１２０ｆに油圧が供給されると、外筒１２７
が後方に摺動し、各脚（以下「前脚」という）１３３が
引っ込んで実線で示す元の位置に戻る。

【００３８】また、図３３に示すように各前脚１３３が
張り出して管路２の内面２ｄ’に圧接して突っ張り、各
後脚１３２が引っ込んで管路２の内面２ｄ’から離隔し
た状態において油路１２０ｅに油圧が供給されると、外
筒１２８が中間筒１２２に対して前方に摺動しこれと共
に外筒１２１、内筒１２０が前方に移動する。また、各
後脚１３２が張り出して管路２の内面２ｄ’に圧接して
突っ張り、各前脚１３２が引っ込んで管路２の内面２
ｄ’から離隔した状態において油路１２０ｂに油圧が供
給されると、中間筒１２０が押され、外筒１２８に対し
て前方に摺動（図３０）する。

【００３９】また、内筒１２０内には図３１、３２に示
すように前記切削部１５、切削駆動部１６、カメラ部１
７及び切削制御部１８に油圧、水等を供給するための油
圧ホース６７、６８、水ホース７３等のホース、切削駆
動部１６、カメラ部１７等に制御信号を供給するケーブ
ル等が貫通されている。そして、この推進部１９の前側
の端末金具１２４の先端１２４ａは、切削制御部１８の
後側の端末金具１０２の後端１０２ａに連結される。こ
れらの端末金具１０２の後端１０２ａと端末金具１２４
の先端１２４ａとによりジョイント２４が構成される。

【００４０】推進制御部２０は、図３４に示すように円
筒状のケース１４０の前後両端に液密に端末金具１４
１、１４２が装着され、ケース１４０の内部は隔壁１４
３、１４４により３室に画成され、各室内には夫々サー
ボ弁１４５〜１４７が配設されており、サーボ弁１４
５、１４６は隔壁１４３、１４４に、サーボ弁１４７は
端末金具１４２に夫々固定されている。

【００４１】後側端末金具１４２には図３５に示すよう
にサーボ弁１４５〜１４７に油圧を供給する油圧ホース
１５０、１５１が接続されており、サーボ弁１４５は、
ポート１４０ａ、１４０ｂを介して推進部２０の前脚１
３３を制御する油路１２０ｃ、１２０ｆに、サーボ弁１
４６は、ポート１４０ｃ、１４０ｄを介して推進部１９
の外筒１２８を制御する油路１２０ｂ、１２０ｅに、サ
ーボ弁１４７は、ポート１４０ｅ、１４０ｆを介して推
進部１９の後脚１３２を制御する油路１２０ａ、１２０
ｄに接続されている。端末金具１４１の先端１４１ａは
推進部１９の端末金具１２５の後端１２５ａ（図３０）
に連結される。これらの端末金具１２５の後端１２５ａ
と端末金具１４１の先端１４１ａとによりジョイント２
５が構成される。

【００４２】推進制御部２０の周りには切削部１５、切
削制御部１６に油圧を供給する油圧ホース６７、６８、
６９〜７２、切削部１５、カメラ部１７に水を供給する
水ホース７３が配設（図３６）されており、内部には切
削制御部１６、カメラ部１７、推進制御部１９等に制御
信号を供給するケーブル１５３、１５４等が貫通（図３
５、３６）されている。そして、これらの各油圧ホー
ス、ケーブルは、推進制御部２０の後端から後方に延出
され、纏められて夫々コントロールケーブル１２、油圧
ホース１１、水ホース１３に接続され、第１図に示すよ
うにロボット３を制御するためのシステム操作盤を搭載
した車両４、油圧ユニットを搭載した車両５、水タンク
を搭載した車両６等に接続されている。このようにして
ロボット３が構成されている。

【００４３】以下に作用を説明する。先ず、図１に示す
ように管路２を、始端２ａからロボット３の全長よりも
僅かに長い距離例えば、３ｍ程度の長さに予め拡径すべ
き管径１５０φに拡径しておく。これは管路２の始端２
ａから前記長さ分だけ大径の管路に交換する等により行
なう。尚、管路２は、元の管径の内面を２ｄ、拡径した
内面を２ｄ’で示してある。

【００４４】次に、ロボット３の切削部１５の各脚４０
（図３）、推進部１９の前後の各脚１３３、１３２（図
３０）を実線の位置に保持させて管路２内に図１に示す
ように挿入する。この状態において切削部１５は、ヘッ
ド３１の大径部３１ａが拡径された管路内にあり、カッ
タ３３（図３）の前面のダイヤモンドビット５０（図１
３）が管路２の内面２ｄと２ｄ’との段差面２ｅ（図
１）に当接し、外周面のダイヤモンドビット５１が内面
２ｄ’に当接又は僅かなギャップを存して離隔してお
り、小径部３１ｂが管路２の小径の管路内に挿入されて
ガイド３４の各ローラ４８が内面２ｄに当接、又は僅か
なギャップを存して対抗している。尚、切削部１５のヘ
ッド３１の先端に設けたフック４９に牽引用のワイヤロ
ープ（図示せず）を固定し、管路２の終端２ｂ側から当
該ロープを引っ張り、管路２内にロボット３を引き込ん
でも良い。

【００４５】さて、道路１上に配置された油圧ユニット
を搭載した車両５、水タンクを搭載した車両６からロボ
ット３に油圧、水を供給する。車両４のシステム操作盤
は、所定のシーケンスに従って切削制御部１８（図２
４）の各電磁弁１０５、サーボ弁１０７、推進制御部２
０（図３４）の各サーボ弁１４５〜１４７を制御してロ
ボット３を制御する。

【００４６】図３において切削部１５は、油路３５ａに
油圧が供給されると外筒３８が後方に摺動して図１６に
示すように各脚４０を斜め後方外方に張り出させて管路
２の内面２ｄ’に圧接させ、当該管路２に切削部１５を
突っ張らせて強固に固定する。また、高圧の切削水が軸
４５からヘッド３１のチャンバ３１ｃに供給され、各小
孔３１ｄからカッタ３３と管路２の段差面２ｅ（図１）
との間に噴射される。これにより管路２の切削が可能と
なる。

【００４７】次に、切削駆動部１６の油圧モータ５５
（図１７）が回転して軸４５を回転させる。軸４５の回
転に伴いヘッド３１が回転し、カッタ３３の前面及び周
面に取り付けられている各ダイヤモンドビット５０、５
１（図１３）が回転して管路２の内面２ｄ（図１）を連
続的に切削して拡径する。このときヘッド３１の各ガイ
ド３４即ち、ローラ４８が内面２ｄに当接しながら転動
して当該ヘッド３１を管路２に沿って導く。また、カッ
タ３３は、ヘッド３１の各小孔３１ｄから噴射される水
により内面２ｄを良好に切削することができると共に冷
却される。

【００４８】同時に油路３５ｂに油圧が供給される。油
路３５ｂに油圧が供給されると内筒３５が前方に押し出
される。即ち、外筒３９は、中間筒３６に固定されてお
り、当該中間筒３６は、脚４０により管路２の内面２
ｄ’に強固に圧接されて固定されており、リング３７
は、内筒３５に固定されている。従って、油路３５ｂに
油圧が供給されると、内筒３５が、外筒３９に対して前
方に摺動し、カッタ３３の前面のダイヤモンドビット５
０を段差面２ｅに圧接させる。これによりカッタ３３
は、内筒３５のストローク分連続的に管路２の内面２ｄ
を切削して拡径することができる。

【００４９】切削時に発生する切削屑（切粉）は、ヘッ
ド３１の各小孔３１ｄから噴射される切削水により主と
して前方に押し流される。この切削屑を含む泥水は、管
路２の前方の終端２ｂ（図１）から押し出されて泥水回
収槽９に流れ込み、ポンプユニット１０により濾過装置
７に汲み上げられ、切削屑が沈澱される。そして、切削
屑が沈澱除去された水は、タンクローリ車８に回収され
る。

【００５０】ヘッド３１は、ジョイント３２の４本のス
プリング４７のばね力により前方に向けて支持されてお
り、管路２がカーブしている場合には当該カーブに沿っ
てスプリング４７のばね力に抗して首振り可能とされ
る。これによりカッタ３３は、管路２がカーブしている
箇所でも当該カーブに沿って内面を切削することができ
る。また、カメラ部１７は、管路２の拡径された内面２
ｄ’を連続的に撮影して車両４に搭載されているモニタ
に映像信号を供給する。

【００５１】切削部１５の内筒３５が所定のストローク
分だけ前進して切削すると切削駆動部１６の油圧モータ
５５が停止してカッタ３３を停止させる。同時に切削制
御部１８が切削部１５（図３）の油路３５ｃに油圧を供
給して外筒３８を前方に移動させ、各脚４０を引き込ま
せ（図１５）管路２の内面２ｃ’から離隔させると共
に、油路３５ｄに油圧を供給して外筒３９を後方に引っ
込ませる。これにより外筒３８が外筒３９と共に後方に
移動して次の切削に備える。

【００５２】次に、推進制御部２０（図３４）が作動し
て推進部１９（図３０）を制御する。即ち、推進部１９
は、内筒１２０の油路１２０ｃに油圧が供給されて外筒
１２７が実線の位置から前方（矢印Ｆ方向）に摺動し、
各前脚１３３が二点鎖線で示すように張り出して図３３
に示すように拡径された管路２の内面２ｄ’に圧接す
る。同時に油路１２０ｄにも油圧が供給されて外筒１２
６が前方（矢印Ｆ方向）に実線の位置まで摺動し、各後
脚１３２が二点鎖線の位置から引っ込んで元の位置に戻
る。これにより推進部１９は、各前脚１３３により管路
２の内面２ｄ’に圧接して当該位置に固定される。

【００５３】次に、油路１２０ｅに油圧が供給されて外
筒１２８が中間筒１２２に対して前方に摺動しこれと共
に外筒１２１、内筒１２０が前方に移動（図３３）す
る。そして、推進部１９は、内筒１２０が前方への移動
する際に切削部１５、切削駆動部１６、カメラ部１７、
切削制御部１８を前方に押し、推進制御部２０を引っ張
りながら管路２内を前進し、切削部１５のヘッド３１の
カッタ３３の前面のダイヤモンドビット５０を、今拡径
したばかりの内面２ｄ’と小径の内面２ｄとの間の段差
面２ｅに当接させる。

【００５４】次に、内筒１２０の油路１２０ａに油圧が
供給されて外筒１２６が実線の位置から後方（矢線Ｒ方
向）に摺動し、各後脚１３２が図３０に二点鎖線で示す
ように張り出して管路２の内面２ｄ’に圧接する。ま
た、油路１２０ｆに油圧が供給されて外筒１２７が後方
に実線の位置まで摺動し、各前脚１３３が引っ込んで元
の位置に戻る。同時に油路１２０ｂに油圧が供給されて
中間筒１２２が押し出されて外筒１２８に対して前方に
摺動し、油路１２０ｃに油圧が供給されて外筒１２７が
再び実線の位置から前方（矢印Ｆ方向）に摺動し、各前
脚１３３が二点鎖線で示すように張り出して拡径された
管路２の内面２ｄ’に圧接して次の走行に備える。す
る。そして、推進部１９は、当該前進した位置に各前脚
１３３と各後脚１３２とにより支持される。

【００５５】次に、切削駆動部１６の油圧モータ５５が
回転して切削部１５のカッタ３３を回転させ、前述した
ように再び管路２の内面２ｄの切削を開始する。ロボッ
ト３は、このような動作を順次繰り返して行ない、尺取
虫のようにして管路２内を自走し、その内面２ｄを切削
する。このようにしてロボット３は、数百メートルの長
距離に亘り管路２の内面２ｄを連続的に切削して拡径す
る。

【００５６】切削部１５のヘッド３１は、首振り可能と
され、しかも、切削部１５、切削駆動部１６、カメラ部
１７、切削制御部１８、推進部１９及び推進制御部２０
と機能別に構成され、且つ各々の長さが短く、互いにジ
ョイント２１〜２５により連結されて構成されているた
めに管路２の半径が３ｍ程度の小さいカーブの箇所でも
容易に走行することができる。更に、管路２が水没して
いるような悪条件でも難無く走行することができる。

【００５７】尚、本実施例においては、管路２の切削し
た内面２ｄ’の状態を監視するためにロボット３にカメ
ラ部１７を連結した場合について説明したが、切削した
内面を必ずしも監視する必要はなく、従って、かかる場
合にはカメラ部１７を連結する必要はない。そして、ロ
ボット３にカメラ部１７を連結しない場合には、当該カ
メラ部１７の重量分だけ推進部１９の負荷が軽減され
る。

【００５８】尚、切削部１５のヘッド３１の首振り機構
としては、図３７に示すようにヘッド３１’の先端３１
ｂ’に周方向に等間隔で複数例えば、３個の接触子１６
０〜１６２を設け、各作動子１６０ａ、１６１ａ、１６
２ａの先端にローラ１６３〜１６５を取り付けて管路の
内面に転動可能に当接させ、当該管路のカーブ等の状態
を検出して油圧機構（図示せず）を駆動させ、ヘッド３
１’を首振り制御するように構成してもよい。

【００５９】図３８は、切削部１５の脚４０の他の実施
例を示し、脚４０（図６）の外周面にゴム部材４１より
も摩擦力の大きい係止部材４１’を固着したものであ
る。即ち、切削部１５が埋設管２の内面を切削するため
には各脚４０と当該埋設管２の内面２ｄ’との間の面圧
を高くして滑らないように支えることが必要であり、図
６においては脚４０の外周面に摩擦力の大きいゴム部材
４１を固定している。

【００６０】埋設管２が完全なコンクリート製の管であ
る場合には強度が高く、当該埋設管２の内面２ｄ’に大
きな面圧を加えることが可能であるが、埋設管が完全な
コンクリート製よりも強度が低い例えば、コンクリート
胴締め石綿管である場合には脚４０とその内壁面との間
にコンクリート製の既埋設管と同様な大きな面圧を加え
ることができない。更に、カッタ３３を冷却するために
大量の冷却水を供給すると管の強度が更に低下する。

【００６１】そこで、脚４０の外周面４０ｃに滑り難い
係止部材４１’を固着する。この係止部材４１’は、そ
の表面に洗濯板のように、前後（矢印Ｆ、Ｒ）方向に沿
い、周方向に平行な連続した凹凸例えば、三角波状をな
す係止部４１’ａが形成されている。係止部４１’ａ
は、余り細かいと目詰まりし易く、粗過ぎると内壁面を
傷め易くなる。従って、係止部４１’ａの大きさ即ち、
高さやピッチ等は既埋設管の材質、必要な面圧等に応じ
て設定することが好ましい。かかる形状の係止部材４
１’は、硬度の高い金属例えば、クロムモリブデン鋼
（ＳＣＭ）により一体に形成され、更に、表面に焼入が
施されて高硬度（例えば、ＨＲＣ５０程度）とされてい
る。

【００６２】脚４０は、矢印Ｃで示す半径方向に押し出
されて既埋設管２の内壁面２ｄ’に圧接されると、各係
止部４１’ａが当該内壁面２ｄ’に食い込み、前方（矢
印Ｆ方向）、後方（矢印Ｒ方向）への滑りが防止され
る。この結果、小さい面圧で大きな摩擦を発生すること
ができ、内壁面２ｄ’との間の面圧を余り高くしなくと
も切削部１５を支持することが可能となる。これにより
既埋設管が前述したコンクリート胴締め石綿管のような
場合でも脚４０により破損することなくなる。

【００６３】尚、係止部材４１’の凹凸即ち、係止部４
１’ａの形状は、連続した三角波状に限るものではな
く、角錐状の突起を網目のように多数形成してもよい。
また、係止部材４１’は、切削部１５の脚４０の他、推
進部１９（図３０）の脚１３２、１３３にも適用しても
よい。このように切削部１５及び推進部１９の脚４０、
１３２、１３３に係止部材４１’を適用することにより
既埋設管との面圧を低くすることができ、これに伴い制
御系の油圧を低くすることが可能となり、制御系の軽量
化、小型化等が可能となる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
筒の先端にジョイントを介して回転可能且つ首振り可能
に取り付けられ且つ先端に管路の内面を切削して拡径す
るカッタが設けられたヘッドと、前記内筒に外嵌されて
当該内筒を進退可能に支持するシリンダ機構と、前記内
筒の外周に拡径可能に配設され前記拡径された管路の内
面に圧接して当該内筒を支持する支持機構とを有する切
削部と、前記切削部に連結され前記カッタを回転駆動す
る油圧モータを有する切削駆動部と、前記切削駆動部に
連結され前記切削部のシリンダ機構と支持機構とを制御
する切削制御部と、前記切削制御部に連結され内筒の前
後両端の外周に夫々拡径可能に配設されて前記拡径され
た管路の内面に圧接して当該内筒を支持する支持機構
と、前記内筒に外嵌されて当該内筒を進退可能に支持し
前記前後の各支持機構と協働して前記拡径された管路内
を推進するシリンダ機構とを有する推進部と、前記推進
部に連結され当該推進部の各支持機構とシリンダ機構と
を制御する推進制御部とを備え、前記管路内を当該管路
に沿って自走しながら内面を切削して拡径する構成とし
たことにより、小口径の既埋設管をそのままの状態で拡
径することができ、しかも、半径の小さいカーブでも容
易に走行しながら切削することが可能であり、長距離に
亘り連続的に内面の切削を行なうことがでる。この結
果、工事費を大幅に低減させることが可能となり、しか
も交通規制等を行なうことなく工事を行なうことが可能
である等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る小口径管拡径ロボットによる小口
径の既埋設管の拡径工事の概要を示す図である。

【図２】本発明に係る小口径管拡径ロボットの一実施例
を示す側面図である。

【図３】図２のロボット３の切削部１５の断面図であ
る。

【図４】図３の外筒３８の後端の断面図である。

【図５】図３の脚４０の平面図である。

【図６】図５の矢線ＶＩ−ＶＩに沿う断面図である。

【図７】図５の端面図である。

【図８】図３の脚４２の側面図である。

【図９】図８の端面図である。

【図１０】図３の脚の作動を示す図である。

【図１１】図３の脚の作動を示す図である。

【図１２】図３の後方端面図である。

【図１３】図３のカッタ３３の正面図である。

【図１４】図１３の矢線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う断面図で
ある。

【図１５】図３の脚４０が引っ込んだ状態を示す図であ
る。

【図１６】図３の脚４０が張り出した状態を示す図であ
る。

【図１７】図２のロボット３の切削駆動部１６の断面図
である。

【図１８】図１７の後方端面図である。

【図１９】図１７の矢線ＸＩＸ−ＸＩＸに沿う断面図で
ある。

【図２０】図１７の前方端面図である。

【図２１】図２のロボット３のカメラ部１７の断面図で
ある。

【図２２】図２１の後方端面図である。

【図２３】図２１の前方端面図である。

【図２４】図２のロボット３の切削駆動部１８の断面図
である。

【図２５】図２４の後方端面図である。

【図２６】図２４の前方端面図である。

【図２７】図２４の矢線ＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩに沿う
断面図である。

【図２８】図２４の矢線ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩに
沿う断面図である。

【図２９】図２４の矢線ＸＸＩＸ−ＸＸＩＸに沿う断面
図である。

【図３０】図２のロボット３の推進部１９の断面図であ
る。

【図３１】図３０の後方端面図である。

【図３２】図３０の前方端面図である。

【図３３】図３０の前進走行動作を示す図である。

【図３４】図２のロボット３の推進制御部２０の断面図
である。

【図３５】図３４の後方端面図である。

【図３６】図３４の前方端面図である。

【図３７】図３の切削部１５のヘッドの先端の他の実施
例を示す一部拡大図である。

【図３８】図３の切削部の脚４０の他の実施例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 道路 ２ 既埋設管 ３ 小口径管拡径ロボット １５ 切削部 １６ 切削駆動部 １７ カメラ部 １８ 切削制御部 １９ 推進部 ２０ 推進制御部 ３０ 切削部本体 ３１ ヘッド ３２ ジョイント ３３ カッタ ４０ １３２、１３３ 脚 ４１ ゴム部材 ４１’ 係止部材 ５０、５１ ダイヤモンドビット ５５ 油圧モータ ８５ カメラ １０５ 電磁弁 １０６、１０７、１４５〜１４７ サーボ弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和泉 正一郎 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 田中 洋 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 松田 和彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 徹男 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 安藤 幸雄 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内筒の先端にジョイントを介して回転可
   能且つ首振り可能に取り付けられ且つ先端に管路の内面
   を切削して拡径するカッタが設けられたヘッドと、前記
   内筒に外嵌されて当該内筒を進退可能に支持するシリン
   ダ機構と、前記内筒の外周に拡径可能に配設され前記拡
   径された管路の内面に圧接して当該内筒を支持する支持
   機構とを有する切削部と、前記切削部に連結され前記カ
   ッタを回転駆動する油圧モータを有する切削駆動部と、
   前記切削駆動部に連結され前記切削部のシリンダ機構と
   支持機構とを制御する切削制御部と、前記切削制御部に
   連結され内筒の前後両端の外周に夫々拡径可能に配設さ
   れて前記拡径された管路の内面に圧接して当該内筒を支
   持する支持機構と、前記内筒に外嵌されて当該内筒を進
   退可能に支持し前記前後の各支持機構と協働して前記拡
   径された管路内を推進するシリンダ機構とを有する推進
   部と、前記推進部に連結され当該推進部の各支持機構と
   シリンダ機構とを制御する推進制御部とを備え、前記管
   路内を当該管路に沿って自走しながら内面を切削して拡
   径することを特徴とする小口径管拡径ロボット。