JPH0624688B2 - 研削装置付きマニプレータヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は配管設備のための保守技術の分野において、
遠隔操作されて単独に又はマニプレータ移動台車と一緒
に管又は配管の内部で位置決め可能であり、かつ管又は
管路の内面の加工のために研削装置を装備しているマニ
プレータヘッドの構造に関する。

［従来の技術］ この種の公知のマニプレータヘッドは走行機構と結合さ
れ、半径方向に繰り出し可能な固定装置とマニプレータ
ヘッドの転がり移動のために半径方向に配置された案内
要素とを備えた二つの支持フランジと、両支持フランジ
を軸方向に強固に結合し支持フランジの中で回動可能に
軸支された枠と、枠上に固定された研削装置とから主と
して成る。本来の研削工具として砥石車が設けられ、こ
の砥石車の駆動用原動機は駆動兼支持体の中に取り付け
られている。研削装置は更に研削装置の軸方向移動のた
めの駆動装置と、研削工具の半径方向微細送りのための
送り駆動装置とを有する。更に枠を支持フランジに対し
て相対的に回動するために、一支持フランジ上に取り付
けられた回動用電動機が設けられ、他方では他支持フラ
ンジ上に種々の駆動装置の動力供給路のための接続部が
設けられている（欧州特許出願公開第0061078号明細
書）。この公知のマニプレータヘッドは比較的小さい研
削能力しか有せず、また片側だけからもぐり込み可能な
管路の管湾曲部の円周溶接継目の加工のためには、低速
で回動し研削装置を支持する枠の円軌道が溶接継目の円
軌道に対し多少とも強く傾斜しているときには、著しく
労力を要する方法で制御しなければならない。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は特許請求の範囲第１項の前文に記載の特徴を
有するマニプレータヘッドを出発点として、研削能力を
高めるために研削ベルトが使用でき、かつ片側だけから
もぐり込み可能な配管の管湾曲部においても、研削装置
がマニプレータヘッドの軸線を中心に回動する際に管又
は管路の周上に円軌道を描くような研削装置位置決めが
保証されるように、マニプレータヘッドを構成すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的はこの発明に基づき、 ａ）枠が間隔スリーブと固定ピンとを介して相互に固定
された二つの軸受フランジにより形成され、 ｂ）マニプレータヘッドに対し軸方向に走行可能な基礎
往復台が間隔スリーブ上を案内され、この基礎往復台の
中に軸受フランジ上に軸支駆動されるねじ軸の移動ナッ
トが取り付けられ、 ｃ）基礎往復台上に支持往復台が取り付けられ、この支
持往復台がマニプレータヘッドの対角線の方向に走行可
能であると共に、本来の研削工具のための軸方向に配置
された駆動用原動機を中央に支持し、 ｄ）支持往復台上に管状スリーブを介してベース板が支
持フランジに平行に固定され、その際管状スリーブが駆
動用原動機の軸線に同心に導かれると共に、動力供給路
のための接続部が設けられていない支持フランジを貫通
し、 ｅ）ベース板上に駆動される研削ベルトの形で本来の研
削工具が配置され、その際研削ベルトが三つの案内ロー
ラを介して導かれ、これら案内ローラの内の第１の案内
ローラが駆動ローラとして、第２の案内ローラがテンシ
ョンローラとして、また第３の案内ローラが微細送り装
置を備えた研削ローラとして構成されており、 ｆ）ベース板上に本来の研削工具を囲みマニプレータヘ
ッドの軸線にまで達する支持ブラケットが固定され、こ
の支持ブラケット上に同様に動力供給路のための接続部
が設けられている ことにより達成される。

［発明の効果］ このように構成されたマニプレータヘッドにおいてはマ
ニプレータヘッドを管又は配管の中で固定後に、研削装
置が基礎往復台と支持往復台とを用いてそのときどきの
研削位置に迅速に走行できるということがまず第１に保
証される。研削装置を両支持フランジの外部に配置する
ことにより、また動力供給路のための接続部をマニプレ
ータヘッドの両端に配置することにより、片側だけから
もぐり込み可能な管路の管湾曲部においても、マニプレ
ータヘッドの両支持フランジが常に管路の直線部分の中
にあるように位置決めできることが更に保証される。そ
のほかに本来の研削工具として研削ベルトを使用するこ
とにより高い研削能力が得られる。その際両支持フラン
ジの外側に研削装置を配置することにより簡単かつ迅速
な研削ベルト交換が保証される。

［実施態様］ 支持フランジ間で軸方向に走行可能な基礎往復台の駆動
のために、ねじ軸を歯付きベルトを介して電動機により
駆動するのが合目的である。これに反して支持往復台の
マニプレータヘッドの対角線の方向への駆動のために
は、基礎往復台上に支持された往復動ピストン駆動装置
付き支持往復台を用いるのが合目的である。その際研削
工具を支持するベース板の外周上に対角線の方向に探触
ローラを配置し、探触ローラが管壁に当接した際に探触
ローラを介して支持往復台の駆動装置が停止されること
が推奨される。

それぞれ研削位置における研削ベルトの微細送りは既に
述べたように研削ローラを用いて行われる。研削ローラ
はねじ軸上を案内される移動ナットを取り付けた支持ア
ーム上に軸支されるのが合目的である。その際微細送り
のための駆動装置のできるだけコンパクトな構成を配慮
して、ねじ軸が歯付きベルト伝動装置とマイタ歯車伝動
装置とを介して、ベース板上に取り付けられた送り駆動
装置と結合される。

更に研削ベルトのための駆動装置のできる限りコンパク
トな構成のために、研削ベルトの駆動ローラが歯付きベ
ルトを介して、ベース板の中に軸支された駆動用電動機
用小歯車と噛み合う。そのほかに研削ベルトの案内軌道
をその時々の微細送りによって与えられた研削ローラの
位置に適合するために、テンションローラがフォーク状
の支持部の中に傾動かつ調節可能に軸支され、この支持
部自身が二つの案内ピンを介して、ベース板上に固定さ
れた案内部の中にばね負荷を受けて配置されている。

研削装置の構造の簡単化のためにかつ研削ベルト交換の
容易化のために、研削ベルトの案内ローラを間隔スリー
ブを介してベース板上に固定された別個の支持板上に配
置するのが推奨される。その際案内ローラを研削ベルト
と共に支持板の支持フランジに向かう側に配置し、テン
ションローラのばね負荷を受ける案内部及び研削ローラ
のための送り装置を支持板の支持フランジと反対の側に
配置するのが推奨される。

そのほかにマニプレータヘッドを従ってまた研削装置を
種々の管直径に適合するために、支持板を備えたベース
板上に支持板の間隔スリーブの固定のための複数の固定
点がマニプレータヘッドを横切る方向に少しずつずらし
て配置されるのが有利であり、その際ベース板の中に固
定配置された駆動用原動機用小歯車と研削ベルト駆動用
ローラとの間の種々の間隔を補償するために、研削ベル
トの駆動ローラと噛み合う歯付きベルトがベース板の中
に移動可能に軸支されたテンションローラを介して導か
れるのが有利である。

既に述べたようにマニプレータヘッドはその一端ばかり
でなく他端にも動力供給路のための接続部を備えてい
る。それによりマニプレータヘッドを後向きにも前向き
にも管路の中に送り込むという可能性が与えられる。接
続部はマニプレータヘッドの一端では支持フランジ上に
設けられているけれども、マニプレータヘッドの他端で
は前記の支持ブラケット上に設けられている。両接続部
はＴ字形分岐を介して電気的に及び／又は空気的に相互
に結合されるのが合目的である。

［実施例］ この発明に基づくマニプレータヘッドの一実施例を図面
に示す。ここで第１図はマニプレータヘッド全体の断面
図、第２図は半分を断面で示したその平面図、第３図及
び第４図はマニプレータヘッドの研削装置を支持した端
部の異なる二つの正面図、第５図は基礎往復台と支持往
復台の横断面図、第６図は基礎往復台の軸方向移動のた
めの駆動装置の断面図である。

第１図及び第２図は欧州特許出願公開第0061078号明細
書に記載の公知の構造を基礎にしたこの発明によるマニ
プレータヘッドを示し、このマニプレータヘッドは下記
の主なモジュールから成る。

１．公知の構造に基づき半径方向に繰り出し可能な固定
装置３とマニプレータヘッドの転がり移動のための案内
要素４とを備えた支持フランジ１と２、 ２．両支持フランジ２と２を強固に相互に結合しこれら
フランジの中で回動可能に軸支された枠１０、 ３．枠１０の中に軸方向及び半径方向に移動可能に支持
され本来の研削工具として研削ベルト３２を支える研削
装置３０。

支持フランジ２には支持板５が結合され、この支持板上
には種々の駆動装置の動力供給路のための図示されてい
ない接続部が設けられている。

支持フランジの中で回動可能に軸支された枠１０は、両
軸受フランジ１１と１２及び付属の固定用ピン１４を備
えた三つの間隔スリーブ１３から成る。その際軸受フラ
ンジ１１は支持フランジ１の対向フランジ６の中で玉軸
受７により軸支されており、一方軸受フランジ１２は玉
軸受８により支持フランジ２の中に直接軸支されてい
る。両軸受フランジ１１と１２は間隔スリーブ１３によ
り間隔を維持され、その際固定用ピン１４はこの間隔ス
リーブを貫通して導かれている。

第５図にも示すように軸受フランジ１１と１２の間には
間隔スリーブ１３上を導かれる基礎往復台１５が配置さ
れている。このほぼリング状に形成され下に向かって開
放している基礎往復台１５は、案内ピン１７により導か
れる支持往復台１６を支えている。間隔スリーブ１３に
沿っての基礎往復台１５の軸方向移動のために第６図に
示すようにねじ軸・移動ナット駆動装置１８が設けら
れ、そのねじ軸１９は軸受フランジ１１と１２の中で軸
支され、その移動ナット２０は基礎往復台１５の中に支
持されている。その際ねじ軸１９は軸受フランジ１２上
に固定された電動機２２により歯付きベルト２１を介し
て駆動される。

支持往復台１６は基礎往復台１５に直角に、従ってマニ
プレータヘッドの対角線に沿って移動可能に配置されて
いる。このために基礎往復台１５と支持往復台１６との
間に接続された二つの往復動ピストン駆動装置２３が設
けられている。この駆動装置のピストン２４は基礎往復
台１５上に固定され、一方シリンダ２５は支持往復台１
６上に固定されている。

そのほかに枠１０を従って基礎往復台と支持往復台とを
マニプレータ軸線を中心に回動するために回動用電動機
２６が設けられ、この回動用電動機は軸受フランジ１２
上に固定されると共に、その小歯車２７が支持フランジ
２上に固定された歯車リム９に噛み合っている。

研削装置３０は第１図ないし第４図に示すように、空気
タービンの形の駆動用原動機３１と、三つの案内ローラ
３３，３４と３５を備えた研削ベルト３２と、研削ベル
トを張るための、また研削ベルトを半径方向に微細送り
するための、また微細送りを種々の管直径に適合するた
めの補助装置とから主として成る。

駆動用原動機３１のハウジング３６は支持往復台１６の
中央にボルト２９により固定されている。ハウジング３
６上には管状スリーブ３７を介してベース板３８が固定
され、このベース板上には研削ベルトの案内ローラと付
属装置とが配置されている。その際管状スリーブ３７は
支持フランジ１を貫通して延びているので、ベース板３
８は支持フランジ１の外側にこれと平行に配置されてい
る。管状スリーブ３７の中には駆動用原動機３１を駆動
軸４０に結合するための軸継手３９が設けられ、駆動軸
はその他端に小歯車４１を支えている。

本来の研削工具として設けられた研削ベルト３２は三角
形に配置された三つの案内ローラを介して導かれる。そ
の際案内ローラ３３は駆動ローラとしての、案内ローラ
３４はテンションローラとしての、案内ローラ３５は研
削ローラとしての役を果たす。これら案内ローラは別個
の支持板４２上に軸支され、この支持板は三つの間隔ス
リーブ４３を介してベース板３８上にこれと平行に固定
されている。この固定はベース板３８の中の対応するね
じ孔４５（第４図）に係合するリーマボルト４４により
行われる。

研削ベルト３２の案内ローラ３３，３４と３５は支持板
４２の支持フランジ１に向かう側に設けられている。そ
の際駆動ローラ３３はフランジ固定された歯車４６と歯
付きベルト４７とを介して小歯車４１に噛み合う。研削
ベルト３２のテンションローラ３４は二腕レバー４８の
一端に設けられ、この二腕レバーはフォーク状の保持部
４９の中に軸支されている。この保持部の中では調節可
能なストッパ５０がレバー４８の他端のための当接点を
形成する。幾分球形に成形された案内ローラ上での研削
ベルトの軌道保持性がこのストッパを用いて調節され
る。保持部４９はばね負荷を受けて支持板４２に平行に
移動可能であり、そのために２本の案内ピン５１と案内
ケース５２と圧縮ばね５３の作用を受ける押圧片５４と
が設けられている。その際案内ケース５２は支持板４２
のマニプレータヘッドと反対の側に固定されたケース８
０の部品である。

研削ベルト３２をそれぞれの研削箇所に押圧する研削ロ
ーラ３５は微細送り装置を備え、この微細送り装置は送
り駆動装置としての電動機と、マイタ歯車伝動装置と、
歯付きベルト伝動装置と、移動ナット・ねじ軸駆動装置
とから成る。その際電動機５５と伝動装置は枠５６上に
設けられ、この枠はケース８０上にしかもマニプレータ
ヘッドと反対の側に載せられている。研削ローラ３５の
微細送りは枠１０の中で支持往復台１６の対角線移動の
方向に行われる。この目的のために傘歯車５７と５８か
ら成るマイタ歯車伝動装置の出力軸は案内ピン１７に平
行に延びている。傘歯車５８には歯車５９が結合され、
この歯車が歯付きベルト６０と対向歯車６１とを介して
ねじ軸６２を駆動する。ねじ軸６２はケース８０の中に
軸支され移動ナット６３と噛み合っている。移動ナット
６３は案内片８１に結合され、この案内片自身は支持板
４２の隙間を通り抜ける研削ローラ３５用支持アーム６
４を備えている。案内片８１は二つの案内ピン８２に沿
って滑り、これら案内ピンはケース８０の中でねじ軸６
２の両側に配置されている。

支持往復台１６の半径方向移動を制限するために、ベー
ス板３８の周上には研削ローラ３５の移動方向に探触ロ
ーラ６５が設けられている。

研削装置を種々の管直径に適合するために、支持板４２
はベース板３８上で種々の位置に固定できる。このため
にベース板３８の中には各リーマボルト４４のために、
マニプレータヘッドを横切る方向に少しずつずらして配
置された複数のねじ孔４５′が設けられている。その際
ベース板３８に固定付設された駆動ローラ３３と小歯車
４１との間の種々の距離を補償するために、歯付きベル
ト４７はテンションローラ６６を介して導かれ、このテ
ンションローラ自身はベース板の中で小歯車４１の軸に
同心な円弧６７上を移動可能に固定されている。

マニプレータヘッドの種々の駆動装置のエネルギー供給
のためにマニプレータヘッドには動力供給路が接続さ
れ、この動力供給路は長手軸の中でマニプレータヘッド
に導かれるのが合目的である。この動力供給路はマニプ
レータヘッドの中で更に続き、その際プラグ形コネクタ
が電気供給路のためばかりでなく空気又は液体供給路の
ためにも使用されるのが合目的である。第１図において
例えば駆動用原動機３１のための空気接続部６８が図示
されており、この空気接続部にはホース６９が急速継手
７０により接続されている。第２図においては往復動ピ
ストン駆動装置２３のための圧縮空気接続部７１が図示
されている。マニプレータヘッド内部に設けられた全て
の動力供給路は支持板５上に固定された図示されていな
い差し込み装置の所で終わっている。

マニプレータヘッドを後向きにも管路の中に送り込むこ
とができるために、動力供給路のための第２の接続シス
テムが設けられている。このために第１図に示すように
ベース板３８上に支持ブラケット７２が固定され、この
支持ブラケットが本来の研削工具を囲むと共にマニプレ
ータヘッドの軸線にまで達している。この支持ブラケッ
トのフランジ状に形成された自由端７３上には、動力供
給路のための図示されていないプラグ形コネクタが設け
られている。Ｔ字形分岐としての動力供給路はそこから
それぞれの駆動装置の本来の接続箇所へ導かれる。かか
るＴ字形分岐は駆動用原動機３１に対してこの場合には
空気ホース７４、空気接続部７５、空気ホース７６及び
本来の分岐片７７から成る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に基づくマニプレータヘッドの一実施例
を示す。第１図はマニプレータヘッド全体の縦断面図、
第２図は半分を断面で示した全体平面図、第３図及び第
４図はマニプレータヘッドの研削装置を支持した端部の
異なる二つの正面図、第５図は基礎往復台と支持往復台
の横断面図、第６図は基礎往復台の軸方向移動のための
駆動装置の断面図である。 １，２……支持フランジ、５……支持板、１０……枠、
１１，１２……軸受フランジ、１３，４３……間隔スリ
ーブ、１４……固定用ピン、１５……基礎往復台、１６
……支持往復台、１８……駆動装置、１９，６２……ね
じ軸、２０，６３……移動ナット、２１，４７……歯付
きベルト、２２，２６……電動機、２３……駆動装置、
３０……研削装置、３１……駆動用原動機、３２……研
削ベルト、３３……駆動ローラ、３４，６６……テンシ
ョンローラ、３５……研削ローラ、３７……管状スリー
ブ、３８……ベース板、４１……小歯車、４２……支持
板、４５，４５′……支持点、４８ないし５４……案内
部、４９……保持部、５１……案内ピン、５２……案内
部、５３……圧縮ばね、５５ないし６３……送り駆動装
置、５７，５８……マイタ歯車伝動装置、５９ないし６
１……ベルト伝動装置、６４……支持アーム、６５……
探触ローラ、７２……支持ブラケット、７７……Ｔ字形
分岐。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジークフリート、フエルナー ドイツ連邦共和国エルランゲン、ライプチ ガーシユトラーセ69

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管又は管路の中で遠隔操作による位置決め
   及び研削装置の運転を行うためのマニプレータヘッドで
   あって、 −半径方向に繰り出し可能な固定装置とマニプレータヘ
   ッドの転がり移動のための半径方向に配置された案内要
   素とを支えた二つの支持フランジ（１，２）と、 −この両支持フランジを軸方向に強固に結合し支持フラ
   ンジの中に回動可能に軸支された枠（１０）と、 −この枠に固定された研削装置（３０）とから成り、こ
   の際研削装置が −駆動用原動機（３１）を備えた本来の研削工具のため
   の駆動兼支持体と、 −研削装置の軸方向移動のための駆動装置（１８）と、 −研削工具の半径方向微細送りのための送り駆動装置
   （５５ないし６３）と を有し、その際更に −枠を支持フランジに対し相対的に回動するための電動
   機（２６）を備え、 −一支持フランジ上に種々の駆動装置の動力供給路のた
   めの接続部（５）を備えた ものにおいて、 ａ）枠（１０）が間隔スリーブ（１３）と固定用ピン
   （１４）とを介して相互に固定された二つの軸受フラン
   ジ（１１，１２）により形成され、 ｂ）マニプレータヘッドに対し軸方向に走行可能な基礎
   往復台（１５）が間隔スリーブ（１３）上を案内され、
   この基礎往復台の中に軸受フランジ上に軸支駆動される
   ねじ軸（１９）の移動ナット（２０）が取り付けられ、 ｃ）基礎往復台（１５）上に支持往復台（１６）が取り
   付けられ、この支持往復台がマニプレータヘッドの対角
   線の方向に走行可能であると共に、本来の研削工具のた
   めの軸方向に配置された駆動用原動機（３１）を中央に
   支持し、 ｄ）支持往復台（１６）上に管状スリーブ（３７）を介
   してベース板（３８）が支持フランジ（１）に平行に固
   定され、その際管状スリーブが駆動用原動機の軸線に同
   心に導かれると共に、動力供給路のための接続部が設け
   られていない支持フランジ（１）を貫通し、 ｅ）ベース板（３８）上に研削ベルト（３２）の形で本
   来の研削工具が配置され、その際研削ベルトが三つの案
   内ローラを介して導かれ、これら案内ローラの内の第１
   の案内ローラが駆動ローラ（３３）として、第２の案内
   ローラがテンションローラ（３４）として、また第３の
   案内ローラが微細送り装置を備えた研削ローラ（３５）
   として構成されており、 ｆ）ベース板（３８）上に本来の研削工具を囲みマニプ
   レータヘッドの軸線にまで達する支持ブラケット（７
   ２）が固定され、この支持ブラケット上に同様に動力供
   給路のための接続部が設けられている ことを特徴とする研削装置付きマニプレータヘッド。
2. 【請求項２】ねじ軸（１９）が歯付きベルト（２１）を
   介して電動機（２２）により駆動されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のマニプレータヘッド。
3. 【請求項３】支持往復台（１６）が基礎往復台（１５）
   上に支持された往復動ピストン駆動装置（２３）を備え
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマ
   ニプレータヘッド。
4. 【請求項４】研削ベルトの駆動ローラ（３３）が歯付き
   ベルト（４７）を介して、ベース板（３８）の中に軸支
   された駆動用原動機（３１）用小歯車（４１）に噛み合
   っていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   マニプレータヘッド。
5. 【請求項５】テンションローラ（３４）がフォーク状の
   保持部（４９）の中に傾動かつ調節可能に軸支され、こ
   の保持部自身が二つの案内ピン（５１）を介してベース
   板（３８）上に固定された案内部（５２）の中にばね負
   荷（５３，５４）を受けて配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のマニプレータヘッド。
6. 【請求項６】研削ローラ（３５）が支持アーム（６４）
   上に軸支され、この支持アームがねじ軸（６２）に沿っ
   て導かれる移動ナット（６３）と係合し、その際ねじ軸
   が歯付きベルト伝動装置（５９，６０，６１）とマイタ
   歯車伝動装置（５７，５８）を介して、ベース板上に取
   り付けられた送り駆動装置（５５）と結合されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマニプレー
   タヘッド。
7. 【請求項７】研削ベルト（３２）の案内ローラ（３３，
   ３４，３５）が別個の支持板（４２）上に配置され、こ
   の支持板自身が間隔スリーブ（４３）を介してベース板
   （３８）上に固定されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項、第４項、第５項又は第６項のいずれか１
   項に記載のマニプレータヘッド。
8. 【請求項８】案内ローラ（３３，３４，３５）が研削ベ
   ルト（３２）と共に支持板（４２）の支持フランジ
   （１）に向かう側に配置され、かつばね負荷を受けるテ
   ンションローラ（３４）用案内部分（４８ないし５４）
   及び研削ローラ（３５）のための送り装置（５５ないし
   ６４）が支持板の支持フランジと反対の側に配置されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項ないし第７
   項のいずれか１項に記載のマニプレータヘッド。
9. 【請求項９】ベース板（３８）上には支持板の固定のた
   めの複数の支持点（４５，４５′）がマニプレータヘッ
   ドを横切る方向に少しずつずらして配置されており、そ
   の際研削ベルトの駆動ローラ（３３）と噛み合っている
   歯付きベルト（４７）がベース板（３８）の中に移動可
   能に軸支されているテンションローラ（６６）を介して
   導かれれていることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   又は第８項記載のマニプレータヘッド。
10. 【請求項１０】支持ブラケット（７２）上に設けられた
    動力供給路のための接続部がＴ字形分岐（７７）を介し
    て、一支持フランジ（１）上に設けられた接続部と電気
    的及び／又は空気的に相互に結合されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載のマニプレータヘッ
    ド。
11. 【請求項１１】ベース板（３８）の外周上に対角線の方
    向に探触ローラ（６５）が配置されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のマニプレータヘッド。