JPH08267286A - 管内走行用溶接作業台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】管内走行作業車において、簡易な機構により確
実なセンタリング位置決めを行うこと。 【構成】管内走行用溶接作業台車が具備する走行車輪の
外接円と同軸心に固定管を設け、その固定管の両側外周
に回動リングを遊嵌し、前記回動リングの軸心を通る対
称位置の２ヶ所に作動杆の基端部をそれぞれ枢支し、管
内壁面に接触する前記走行車輪を軸支した車輪枠を取り
付けた２個の摺動体が前記固定管に固着された面板の上
下に摺動可能に取り付けられ、この摺動体に、前記回動
リングに枢支した前記各作動杆の他端を軸支し、前記面
板上に配置した駆動手段によって回動リングを回動し、
この回動リングに枢支した作動杆とのリンク機構によっ
て、上下の走行車輪が連動して平行に摺動、拡張するよ
う固定管の軸心を基準にしてセンタリング位置制御をす
る構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水道管、ガス管等の管
内溶接欠陥を溶接するために管内を走行する作業具にお
けるセンタリング位置機構を備えた管内走行用溶接作業
台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中に埋設されたガス管等の管内
を走行する管内走行作業台車として、多くの特許が提案
されている。特に、管内壁面を観測しながら走行し、管
内表面の故障箇所および継ぎ目部分の溶接状態を検査す
るものが知られている。例えば、特公平５ー１８６６７
号公報に記載されており、これは列車型の管内走行溶接
装置で、走行台車の管軸本体回りに回動可能に作業具を
配置してなり、その先端部を６角形に形成し、この各面
に走行駆動車輪を配置し、一方、駆動車輪や方向制御輪
を管内壁に向かって進退駆動させるシリンダを設けてな
り、特に、前記駆動走行台車に連結する作業台車に半径
方向に進退移動する車輪と回転駆動される回転架台と、
この回転架台に取り付けた揺動可能なアームとを有し作
業時に作業具を取り付けたアームを延ばして溶接トーチ
を管壁に近接させるもので、前記作業具の前後の管体の
両端に放射状にフレームを設け、この各フレームの先端
に車輪がガイドに案内されて移動するようにモータがそ
れぞれ配置され、これら４組の車輪は同調して管内で拡
開縮閉して進退するようになっている。

【０００３】この車輪とは別にこの車輪に近接して固定
装置が配置され、この固定装置は中心線上に対向して２
つのシリンダを設け、このシリンダヘッドを進退させ
て、作業台車を所定位置に固定し、次に回転架台を回転
して作業するものである。この種の管内走行作業車にお
いて、車輪の管内壁面への進退は個々のモータを同調さ
せながらそれぞれ独立して拡開作業を行わせる。この内
部の拡開機構として、走行パイプ内を４等分に配置し
て、拡開された走行車輪はそれぞれ独立して拡開し、各
車輪をタコゼネ付のモータとねじ機構により半径方向に
出し入れされて、制御される機構をもつものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の管
内走行作業台車では、作業機がパイプ内の軸心に近づく
につれて、車輪に滑りを起こしてしまい位置ずれを生
じ、確実にセンタリング位置を制御することは難しく、
また、円周４等分にして配置された車輪を各々独立拡開
させてもその制御は滑らかでなく、また、それぞれの姿
勢をフィードバックして８つの各モータを一度に制御す
るために固定するまでに時間がかかっていた。

【０００５】この発明の目的は、直管部および曲管部で
の各種作業を行う場合に、溶接装置や撮像カメラ等の作
業具の基準となる位置決めを簡易な機構により、行うこ
とができる管内走行溶接作業台車を提供するものであ
る。また、管内面の全周に対していかなる場合において
も、常に一定の距離を保持できるようにして、管内の溶
接作業に安定した作業条件を提供することができる管内
走行用溶接作業台車のセンタリング機構を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで前記目的を達成す
るため、次のような手段をもって管内走行用溶接作業台
車を構成した。まず、駆動車輪によって管内を走行する
走行台車に牽引され、溶接作業を行なう管内走行用溶接
作業台車であって、上記管内走行用溶接作業台車が具備
する走行車輪の外接円と同軸心に固定管を設け、その固
定管の両側外周に回動リングを遊嵌し、前記回動リング
の軸心を通る対称位置の２ヶ所に作動杆の基端部をそれ
ぞれ枢支し、管内壁面に接触する前記走行車輪を軸支し
た車輪枠を取り付けた２個の摺動体が前記固定管に固着
された面板の上下に摺動可能に取り付けられ、この摺動
体に、前記回動リングに枢支した前記各作動杆の他端を
軸支し、前記面板上に配置した駆動手段によって回動リ
ングを回動し、この回動リングに枢支した作動杆とのリ
ンク機構によって、前記車輪枠の上下の走行車輪が連動
して平行に摺動、拡張するよう固定管の軸心を基準にし
てセンタリング位置制御をするように構成した。

【０００７】また、前記回動リングを回動する前記駆動
手段が流体圧により動作するシリンダとピストンロッド
で構成されたことによって前記目的は達成でき、管内走
行用溶接作業台車に固定した固定管の中心位置を、上下
に配置した走行車輪の拡張機構によって正確にセンター
位置を決めることにより前記目的は達成できる。更に、
両端の前記固定管との間に回動自在の回転管を設け、そ
の中間に溶接装置を搭載させて前記目的が達成できる。

【０００８】

【作用】この発明による管内走行用溶接作業台車を使用
すれば、駆動手段によって固定管に固定した面板上で摺
動枠を摺動させ、各一対の走行車輪を管内壁面側に押圧
させるとともにこの摺動枠に軸支した作動杆を介して固
定管に遊嵌した回動リングを回動して上下の摺動枠およ
び走行車輪を固定管の軸心から均等距離に移動させ、そ
の台車に固定した固定管の中心位置を上下に配置した走
行車輪の前述のようなリンク機構の拡張機構によって、
正確にセンター位置が決定することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面に沿って、この発明による実施例
について説明する。図１は管内走行作業車の１実施例の
縦断面図である。図２はこの発明の管内走行作業車のセ
ンタリング位置制御装置の１実施例の概略説明図で、
（Ａ）は走行中の拡開機構の収縮状態を示すものであ
る。（Ｂ）は溶接作業中における拡開機構の拡開状態を
示すものである。図３はこの発明に使用する図２におけ
る１実施例の駆動手段の分解斜視図である。図４はこの
発明の管内走行作業車の走行時の概略説明図である。図
５は溶接作業車内の機器類の配置図で、（Ａ）は走行時
を示し、（Ｂ）は作業時を示すものである。

【００１０】この発明の管内走行作業車の実施例に基づ
いて構造を説明する。地中等に埋設された管Ｐ内を自由
に走行することが可能な走行台車１に自在継手を介して
連結した作業台車２、この作業具の作業を制御する制御
台車２ａなどを連結してある。この作業台車２の骨格を
形成する中心の回転管３の中央部分に溶接装置４、撮像
カメラ５等を固着し、これらとともに駆動モータ６が配
置され、駆動機構や位置制御機構および方向舵取り機構
等を搭載した走行台車１に連結してある。この駆動モー
タ６の回転軸は回転管３に設けたリングギヤ７に連結噛
合させてある。この作業具を両端の走行車輪１４，１４
の略中間位置に配設し、この回転管３の両端に軸受８を
介して面板９，９を配置してある。この面板９，９は同
一構造であるから以下一方の面板９について説明する。
この面板９の円筒部９ａの端面に固定管１０がボルトに
よって固着されている。

【００１１】また、この面板９にスライドブラケット１
１を固着し、このスライドブラケット１１に平行にガイ
ドレール１１ａ，１１ａが取付けられている。このスラ
イドブラケット１１のガイドレール１１ａ，１１ａには
摺動体１２に固着した溝板１２ａ，１２ａを嵌合し、摺
動体１２がガイドレール１１ａ，１１ａに沿って摺動す
る。この摺動体１２には、両端に管Ｐの内壁面上で走行
する走行車輪１４，１４・・を回動自在に軸支した車輪
枠１３，１３がボルト等で固着してある。この摺動体１
２を駆動する駆動手段である流体圧シリンダ１５が前記
摺動体１２の溝板１２ａ，１２ａの間に配置してある。
この流体圧シリンダ１５は前記スライドブラケット１１
に固着され、この流体圧シリンダ１５のピストンロッド
１６の伸縮作用によって前記摺動体１２がスライドブラ
ケット１１上で摺動するようになっている。このピスト
ンロッド１６は摺動体１２の中心に固着してある。

【００１２】両側に設置した固定管１０，１０に軸受１
７，１７・・を介して回動リング１８が回転管３と同一
中心点になるように遊嵌してある。この回動リング１８
の軸心を通る対称位置の２箇所に支点ピン１９，１９が
植立され、前記摺動体１２，１２に末端を軸支した作動
杆２０，２０の他端がこの支点ピン１９，１９に遊嵌し
てある。固定管１０の末端に連結具である自在継手Ｃ，
Ｃが取り付けられ、前後の走行台車１，制御装置を搭載
した制御台車２ａに連結してある。溶接装置３には溶接
トーチ２１およびこの溶接トーチ２１による溶接状態を
観察、位置決めを行う撮像カメラ５，５を配設してあ
る。

【００１３】このように構成される図面に示す実施例に
基づいて、作動を説明する。この発明の管内走行作業台
車は、図４に示されるように地中等に埋設された管Ｐ内
を走行する管Ｐの補修作業を行う場合、先頭又は後端に
配置された駆動機構、方向舵取機構を搭載した走行台車
１，１に自在継手を介して連結されて管内壁面の作業具
を搭載した作業台車２、この作業台車２の制御装置を搭
載した制御台車２ａが配置してある。この列車型の走行
台車１は制御ケーブルＴにより地上の基地局Ｂに連結さ
れ、この基地局Ｂ内において走行台車１の監視カメラか
らのモニタを見ながら走行が遠隔制御される。

【００１４】最初、溶接装置を搭載した作業台車２は走
行中、図２（Ａ）に示されるように、流体圧シリンダ１
５，１５は収縮されていて作動杆２０，２０、支点ピン
１９は回動リング１８とともに角度Θだけ回動させてあ
り、上下の一対の走行車輪は管内壁面の下面のみ接触し
た状態で走行する。この走行台車１および作業台車２は
管Ｐ内を走行しながら管内壁面の欠陥箇所を監視カメラ
で確認したときは作業台車２が目的の作業箇所に達する
まで走行し、拡開機構を動作させて作業具のセンタリン
グ位置制御を行う。

【００１５】先ず、流体圧シリンダ１５，１５に流体、
例えば、空気圧を加えてピストンロッド１６，１６を伸
長させる。この各ピストンロッド１６，１６は各摺動体
１２，１２を押圧することになり、この摺動体１２，１
２はレール１１ａ，１１ａ・・に沿って平行移動する。
このとき摺動体１２，１２に端部を軸着した作動杆２
０，２０が上下方向に移動し、この作動杆２０，２０の
末端の支点ピン１９，１９を引っ張るため回動リング１
８は回転管３の外周を軸受１７を介して時計方向に回動
する。

【００１６】従って、流体圧シリンダ１５，１５が個々
に作動が同調していなくてもその移動距離は回動リング
１８の回動角であるから移動距離は同一となり、車輪枠
１３，１３の走行車輪１４，１４・・は回転管３の中心
から一定距離移動し、この走行車輪１４，１４・・の外
接円と接触する管Ｐの内壁面に圧接する。これによって
溶接用の作業台車２の作業位置が固定されることにな
る。従って、回転管３のセンタリングが行われ、作業具
である溶接装置４の基準位置が固定される。このとき図
５の（Ｂ）に示されるように溶接状態観察用のテレビカ
メラ５や溶接トーチ２１は管内壁面の溶接箇所に指向し
ながら回転する。

【００１７】次に、駆動モータ６が作動して、溶接装置
４の溶接トーチ２１が管Ｐの内面を周回しながら自動溶
接が行われる。管Ｐ内壁面の全周の溶接が終了したこと
が撮像カメラ５によって確認されたとき、流体圧シリン
ダ１５，１５の各ピストンロッド１６，１６を収縮動作
させると面板９に設けたスライドブラケット１１，１１
のガイドレール１１ａ，１１ａに案内されて摺動体１
２，１２が移動して、回動リング１８が回動し、走行車
輪１４，１４が管Ｐ内面より離れる。走行台車１が他の
欠陥箇所へ移動し、前記と同様な補修作業が行われる。

【００１８】なお、この位置制御装置においては、作業
具に溶接装置を搭載した例を示したが、溶接トーチの部
分を管内面塗装する際の塗装ガンや、管内面を研磨する
ためのグラインダ等の研磨装置に置き換えてもよく、
又、テレビカメラや赤外線等の検査装置の検出器に置換
してもよい。そしてこれらの組合せにより台車群を構成
してもよいことは勿論である。このように、この発明は
管内走行する補修作業の各種作業台車を将来無人化する
際に有用な技術である。

【００１９】

【発明の効果】回動リンク式拡張機構を管内走行用溶接
作業台車が具備する走行車輪の外接円を同軸心に設けた
固定管に配置し、回動リンク式拡張機構によって上下の
走行車軸が連動して、平行に摺動、拡張するよう作動す
ることにより、補修管（被溶接パイプ）の軸心を確実に
センタリング位置制御が可能となり、前記回動リンク式
拡張機構の中央に設けた溶接装置の溶接トーチの位置を
補修管（被溶接パイプ）の溶接面全周に渡って一定寸法
に維持することが出来、良好なる溶接結果を得ることが
できて効果大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の管内走行溶接作業台車の１実施例の
縦断面図である。

【図２】この発明の管内走行溶接作業台車のセンタリン
グ位置制御装置の１実施例の概略説明図で、（Ａ）は走
行中の拡開機構の収縮状態を示すものである。（Ｂ）は
溶接作業中における拡開機構の拡開状態を示すものであ
る。

【図３】この発明に使用する図２における１実施例の駆
動手段の分解斜視図である。

【図４】この発明の管内走行作業車の走行時の概略説明
図である。

【図５】溶接作業車内の機器類の配置図で、（Ａ）は走
行時を示し、（Ｂ）は作業時を示すものである。

【符号の説明】

１ …走行台車 ２ …作業台車 ３ …回転管 ４ …溶接装置 ５ …撮像カメラ ６ …駆動モータ ７ …リングギヤ ８ …軸受 ９ …面板 １０ …固定管 １１ …スライドブラケット １２ …摺動体 １３ …車輪枠 １４ …走行車輪 １５ …流体圧シリンダ １６ …ピストンロッド １７ …軸受 １８ …回動リング １９ …支点ピン ２０ …作動杆 ２１ …溶接トーチ Ｂ …基地局 Ｃ …自在継手 Ｐ …管 Ｔ …制御ケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川副 尚紀 神奈川県横浜市鶴見区下野谷町１丁目20番 １号 (72)発明者 小寺 昌利 埼玉県川越市芳野台２丁目８番65号 デン ヨー株 式会社 埼玉工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動車輪によって管内を走行する走行台車
   に牽引され、溶接作業を行なう管内走行用溶接作業台車
   であって、 上記管内走行用溶接作業台車が具備する走行車輪の外接
   円と同軸心に固定管を設け、その固定管の両側外周に回
   動リングを遊嵌し、前記回動リングの軸心を通る対称位
   置の２ヶ所に作動杆の基端部をそれぞれ枢支し、管内壁
   面に接触する前記走行車輪を軸支した車輪枠を取り付け
   た２個の摺動体が前記固定管に固着された面板の上下に
   摺動可能に取り付けられ、この摺動体に、前記回動リン
   グに枢支した前記各作動杆の他端を軸支し、前記面板上
   に配置した駆動手段によって回動リングを回動し、この
   回動リングに枢支した作動杆とのリンク機構によって、
   前記車輪枠の上下の走行車輪が連動して平行に摺動、拡
   張するよう固定管の軸心を基準にしてセンタリング位置
   制御をすることを特徴とする管内走行用溶接作業台車。
2. 【請求項２】前記駆動手段が流体圧によって動作するシ
   リンダとピストンロッドであることを特徴とする請求項
   １記載の管内走行用溶接作業台車。
3. 【請求項３】両端の前記固定管の間に回動自在の回転管
   を設け、その中間に溶接装置を搭載したことを特徴とす
   る請求項１記載の管内走行用溶接作業台車。