JPS5930658A - 管内面手入方法及びその装置 - 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】

本発明は管内面に存在する疵都の手入方法及びその装置
に関するものである。 一般に管はその製造後、検査工程において探傷を行い、
有価部分にマークを施し、次いでこのマーク位置ニつい
て管内面の手入れを行うこととしテイルカ、コノ手入れ
ｖｃｆｉ作業者がグラインダを持って管内に入り、マー
ク位置毎に管内面の手入れを行う方法、或いは長尺棒の
先端にグラインダを装着し、長尺棒を管内に挿入して手
入れを行う方法、等が提案されているが、曲者は手入対
象となる管が大径である場合に限られ、捷ｆｃ後者の方
法はグラインダ姿勢の自由度が低いため疵の手入れに時
間′！ｉｌ−要し、手入れ部の外観状台も悪く、作業能
率も低い等の難点があった。 本発明はかかる事情に鑑みなさｉ″したものであって、
その目的とするところは管内部の光学的観察部及び３次
元的に位＠変更可能なグラインダを具備し、管内を走行
せしめられる走行体と、管の外部にあって前記光学的観
察部に連らなるモニタ装置と、目１１記グラインダの位
置変更のための駆動系に連らなるグラインダの位置変更
のための制御装置と、該制御装置に操作人力を与える操
作部とを備え、制御部＠はパイラテラル方式のマスク−
・スレーブ制匍１を行うようにすることによって、グラ
インダを仙；外の操作部により簡単に、しかも正僅に手
入れ操作出来、作業能率及び管品質の大幅な向−ヒを図
れるようにした管内面手入方法及びその装置倚を提供す
るにある１、 本発明にイ系る管内面手入方法は管内部の光学的観察部
及び３次元的に位＠変更可能なグラインダを具備する走
行体を、管内で走行させ、管外に配した前記光学的観察
部に連らなるモニタ装置を監視しつつ、！ｉ１１記グラ
イングを位１６変更すべくこれに連斃する操作部を作動
することを特徴とする。 以下本発明を図面に基いて具体的に説りＪする。 第１図は本発明に係る管内ｒ！ｉｉ手入方法（以下本発
Ｆｉｔ−１方法という）を本発明に係る管内面手入装置
（以下本発明装置という）を用いて実施している状態を
示す斜視図、第２図は本発明装詔における走行体の拡大
側断面図、第３図は同じく拡大横断面図、第４図は第２
図のＩＶ−ＩＶ線による縦断面図であり、図中Ｐけ管、
１は手入装置本体、２は操作盤、３けモニタテレビ、４
は制御盤を示している。管Ｐは既に検査工程を経ており
、有疵部分にはペイントマーク等が施された状態となっ
ている。手入装置本体１と操作盤２とは途中に制御盤４
を介在させて保護管５内に配した電気ケーブルにて連結
されており、手入装置本体１は管Ｐ内に挿入位置せしめ
られ、また操作盤２、モニタテレビ３及び制御盤４は管
Ｐの外部に配置されている。作業者はモニタテレビ３を
監視しつつペイントマーク位置を検出し、マスター側で
ある操作部たる操作盤２のハンドル２ａを操作してスレ
ーブ側である手入装置本体１のグラインダ２４を制御す
るが、このハンドル２ａとグラインダ２４との間にはグ
ラインダ２４が管壁等から受ける反力をＩ・ンドル２ａ
にフィードバックし、ノ・ンドル２ａを通じて力感覚と
して感得しつつ制御を行い得る、所謂力逆送形のパイラ
テラルサーボシステムが採用されている。 手入装置本体１は走行体を構成する円筒状の筒体１１の
Ｉｔｆｆ端部から前方に突き出したアーム２１の先端に
ギヤボックス２２、支持フォーク２３を介してグライン
ダ２４を装着すると共に、筒体１１内に筒体１１の走行
駆動部、グラインダ２４の姿勢制御部及びその駆動部等
を内蔵して構成されている。筒体１１の前端部（グライ
ンダ２４が位置する側の端部）にはここに内嵌した取付
環１２に左、右一対の前輪１３（片側のみ表われている
）か、また後端部（グラインダ２４が位置する側と反対
側の＠部）にはここに内寝した蓋体１４に左。 右一対の後１１＊１５（片側のみ表われている）が配設
されており、筒体１１を管Ｐ内に挿入したとき、夫々管
Ｐの内面にその周方向に適長隔てられた状態で転接する
よう罠なっている。取付環１２／ｒｉその外径が筒体１
１の内径に等しく形成され、筒体】１の前端部に内崗固
定されており、その前端縁からＯｆｔ方に張り出されて
いるブラケット１２ａに筒体１１の軸長方向と直交する
向きに設けられた軸１２ｂＫ前記前輪１３．１３が枢支
されている。まだ蓋体１４は短円筒体の一端を端板１４
ａにて閉鎖して形成され、その開放端側を筒体１１の後
端部に内嵌固定されており、その端板１４ａの後面から
後方に張り出したブラケット１４ｂに枢支されている軸
１４ｃの両端忙前記後輪１５が固定されている。 前記軸１４ｃ　Ｋはその中間部にギヤ１４ｄが固定され
、このギヤ１４ｄＫは蓋体１４内に固定しだモータＭＤ
の出力軸のフオームギヤ１４ｅが噛合せしめられており
、モータＭＤの正、逆駆動によって後輪１５を駆動し、
筒、休１１を管Ｐ内でその軸長方向に往復走行せしめ得
るようにしである。 また前記取付環１２にはその上部に筒体１１を固定する
ためのホイール１６が、更に蓋体１４にはその上部に筒
体１１の振れ止めを−ｔｌ’４’ためのロー２１７が配
設されている。ホイール１６は外周面に多数の突起を備
え、支持杆１６ａの先端部に枢支されており、支持杆１
６ａの基端部は取付環１２のフリケラ）　１６ｂに筒体
１１の（軸長方向と直交する方向に設けられた軸１６ｄ
に枢支され、支持杆１６ａの尾端に連繋させたコイルげ
ね１６ｃによって矢符方向、即ちホイール１６が管Ｐの
上部内周面から離反する向きに付勢されている。支持杆
１６ａの中間部にはワイヤ１６ｅの一端が連結されてお
り、その他端部は筒体１１の上部内周面側配した複数の
ガイドローラ１６ＮＣ案内されて筒体１１の後端部に導
かれ、蓋体１４の後面に設けたクィンチ１６ｇＫ巻き付
けられている。クィンチ１６ｇの軸にはギヤ１６ｈが固
定されており、該ギヤ１６ｈには蓋体１４内九削したモ
ータ馬の出力軸に設けられているり、ｔ　−ムキャ１６
ｉが噛合せしめら九、モータＭｗ（ｒ）正、逆駆動によ
ってツイヤ１６ｅを緊張、弛緩させ、ホイール１６を管
Ｐの内面に接離せしめるようにしである。ｆｆ１Ｊち、
管Ｐ内を筒体１１が走行する際１

【けホイール１６を管
Ｐの内周面から離反させ、オだ筒体１１を停止してグラ
インダ２４にて手入を行う際にはホイール１６を管Ｐの
内面に圧接させ筒体】】を管ＰにＩＩ＋定して手入九中
筒体１１が位置ずれしないようにする。一方ローラ１７
け基端部が蓋体１４の端板１４ａに設けたプラヶッ日７
ｂの軸１７ｅに収支されている支持杆１７ａの先端部に
枢支されており、支持杆１７ａのｒ′Ｊ＋７記基端部に
設けたコイルげね１７ｄにて常時矢符方向、即ち管Ｐの
上部内周面側に向けて付勢され、筒体１１が管Ｐ内に挿
入されたとき後輪１５と共に管Ｐの内周面に転接して筒
体１１を３点支持し、管Ｐ内での筒体の走行を円滑なら
しめるようにしである。 壕だ筒体１１内にはその前端部近傍から後端部近傍にわ
たる間に筒体１１の軸心線間りに回転可能な回転枠３０
が配設されている。回転枠３０け筒体１１の軸長方向に
所要距離隔てて対設されたリング３１、ｙＪ盤３２及び
これらを同心一体内に連結する複数の連結杆３３ａ、　
３３ｂ、　３３ｃ等にて構成されている。リング３１は
筒体１１の前端部に底着した取付環１２の内側に玉軸受
３’ｌａを用いて軸心線間りに回転可能に支持され、ま
た円盤３２￥′ｉ筒体１１の後端部近傍に内底固定した
支持環１８の内側に同じく玉軸受３２ａを用いて軸心線
間りに回転可能に支持されており、相互の間は連結杆３
３ａ。 ３３ｂ及び全長にわたって外周に螺条を形成してなる連
結杆；３３ｃが平行に渡されている。円盤３２はその中
心部に小孔３２ｂを備えており、′また後面にはギヤ３
２ｃ及び取付板３２ｄが同心４ｋに固定され、Ｏｆｔ記
ギヤ３２ｃ　Ｌτは蓋体１４内に配したモータＭ、の出
力軸に設けられているギヤ３２ｅが噛合せしめられ、モ
ータＭｒの正、逆駆動によって回転枠３ｏを筒体ＩＩの
軸心線１３ｊｌりに正、逆回転せしめるようにしてあり
、これによってグラインダ２４は管Ｐの内周面のいずれ
の位置にも転接せしめるよう釦なっている。モータＭｒ
Ｋは回転数検出器Ｍ、′が付設されており、モータＭｒ
の回転数を検出ｌ−て回転枠３０の回転角度、即ち管Ｐ
の周方向に対するグラインダの位置を検出し得るように
なっている。 回転枠３０の連結杆３３ａ、　３３ｂ、　３３ｃ　Ｋｌ
ｒｉ取付台４０がｈ１股さｈ５、この取旬台４ｏの前方
に張り出しだ一対の支持杆４１　ａ＋　４１　ａ　Ｋは
揺動盤４２が筒体１１の軸長方向と直交する向きの軸４
２ａを用いて枢支されている。そしてこの揺動盤４２に
Ｖｉ輔４２ａと直交させて下方に突出させた軸４２ｂが
枢支されており、この軸４２ｂにグラインダ２４を支持
するアーム２１の基端部が１ト具２１ａを用いて１を４
定されている。軸４２ｂ　Ｋは揺動盤４２の上面に配し
７’ＣモータＭＸの出力軸が直結されており、モータＭ
ｘの正、逆回転によってグラインダ２４を第３図に矢符
で示す如く管Ｐの軸長方向とＩ直交する水平力・　向（
以下Ｘ方向きいう）に揺動せしめ得るようにしである。 モータＭｘＶＣは回転数検出器ＭＸ′が付設されており
、モータＭｘの回転数を検出して軸４２ｂ回りのアーム
２１．の回転角からグラインダ２４の左右方向への振れ
角度を検出し得るようになっている。取付台４０けその
片側に張り出して設けたスライダ４０ａを介して連結杆
３３　ｂ　Ｉｃ　ＭＷされ、また他側に張り出して設け
たポールネジ４０ｂを介して外周面に螺条を備える連結
杆３３ｃに連繋されており、連結杆３３ｂ、　３３ｃに
沿って／ｇｆＰの軸長方向（以下ｙ方向という）に移動
可能に配設されている。ボールネジ４０ｂを構成する外
筒の一端にはプーリ４０ｃが設けられており、該プーリ
４０ｃにはタイミングペル）４０ｄを介して取付台４０
上に配したモータＭ、の出力軸が連繋されており、モー
タＭアの正、逆駆動によって［Ｘ　イツ台４０、換言す
ればグラインダ２４をｙ方向に往復′＃ｕｒせ１−め得
るようにしである。モータＭ、には回転数検出器Ｍ、′
がイづ設されており、モータＭ、の回転数を検出して連
結杆３３ｂ、　３３ｃに対する取付台４ｏの移動量、換
言すればグラインダ２４のｙ方向移動量を検出するよう
にしである。 揺動盤４２の上面後端寄りの位置にはブラケット４２ｃ
を介して筒体１１の軸長方向と平行な軸４２ｄを設けて
あり、この軸４２ｄ　Ｋ連動杆４３の一端部が枢支され
、その他端部はナツト部材４４に枢支連繋されている。 ナツト部材４４は取付台４０上に設けた軸受４５ａ、４
５ａに連結杆３３ａと平行に枢支された螺条杆４５に螺
合押通せしめられると共に螺条杆４５の上方にこれ吉平
行建配したスライドガイド４５ｂに連繋−されている。 螺条杆４５Ｆｉその一端部にプーリ４５ｃが固定されて
おり、このプーリ４５ｃにｄ、タイミングベルト４５ｄ
を介して収伺台４０」−に配したモータＭ２の出力軸が
連繋され、モータＭ２の正、逆［＋＃にょって螺条杆４
５を回転の軸長方向に移ｑνｌさせ、連動杆４３を介し
て揺；１ｉｌｒ盤４２が軸４２ａ回りに第２図に矢′ｉ
ζＦで示す如くに回動させ、アーム２１を介してグライ
ンダ２４を第２図において上、下方向（以下２方向とい
う）に移動せしめるようにしである。モータＭ２には回
転数検出器Ｍ２′が付設されており、モータＭ２の回転
数を検出してグラインダ２４の上、下方向への移動寸法
を検出し得るようになっている。 グラインダ２４を支持するアーム２１の先端部は筒体１
１の前端部からその前方に延在せしめられており、ここ
にギヤボックス２２及びフォーク２３が設けられている
。ギヤボックス２２内には第５図に示す如くアーム２１
と直交する向きに枢支した軸２２ａの両端部寄りの位置
にギヤ２６とベベルギヤ２７が夫々２組固定されており
、各ベベルギヤ２７．２７はギヤボックス２２に軸支し
たフォーク２３の上端部のベベルギヤ２３ａに噛合せし
められている。また各ギヤ２６．２６にはフオームギヤ
２８．２８が噛合せしめられており、各りＡ−ムギャ２
８，２８は夫々フレキシブルシャフト２８ａ２２８ａを
用いて前記回転枠３０を構成する円盤３２の後面に設け
た一対のモータＭｃ、Ｍｏに連繋されており、両モーク
Ｍｃ２ＭＣの正、逆駆動によってフォーク２３をその基
部回りに回転させ、管Ｐの軸長方向に対するグラインダ
２４の向き、即ちＸ。 ｚ軸を含む平面内での傾斜角及びＸｒＹ軸を含む平面内
での傾斜角を夫々調節し了り・るようにしである。各モ
ータＭ。９Ｍｃにも夫々回転数検出器Ｍ（’　。 Ｍｃ′が付設されており、モータＭｃ９Ｍｃの回転数を
検出してこれに基すきグラインダ２４の傾斜角を検出し
得るようにしである。グラインダ２４けフォーク２３の
先端部に設けた軸２３ｂに固定されており、軸２３ｂに
けモータＭＧが直結され、モータＭｃにて回転駆動され
るようにしである。 ５１は光７アイパを束ねて形成したイメージガイドであ
って、その受光端は筒体１１の前端部上方に管Ｐに対す
るグラインダ２４の転接点、を４ｆｌえ得るようリング
３１に固定してあり、まだその出光端は図面には示して
いないが、回転枠３０を構成する円盤３２の孔３２ｂを
通して筒体１１の後端部に導かれ、図示しないテレビカ
メラに連結されている。テレビカメラは保獲怖５内に配
した電気ケーブルによりモニタテレビ３に連結され　９
ｐに対するグ′ライング２４の転接点を含む筒体１１前
方の管Ｐ内面の像をモニタテレビ３に表示するようにな
っている。 各モータＭＸ　、　Ｍ、、　Ｍ２等に対する躯＃制御信
号、及びこれら各モータＭＸ′４ｆ、に付設されている
回転数検出器ＭＸ′等からの検出信号如ついても電気ケ
ーブルを通じて送受されるようになっており、各回転数
検出器ＭＸ′等からの検出信号は夫々図示しない表示器
に導かれ、グラインダ２４の姿勢をディジタル表示する
ようになっている。 一方前記したグラインダ２４丈制御する掃作盤２のハン
ドル２　ａ　Ｉｄ　ｅｒｒ記グラグライング２４．ｙ。 ２方向への変位に対応させて３次元的、即ち左。 右方向、上、下方向及び前、後方向の３方向忙操作可能
に配設されておφ、ハンドル２ａを上記３方向のいずれ
かに移動せしめると、これに対応して前ル」、グライン
ダ２４の姿勢制御用の各モータＭｘ。 Ｍ、　、　Ｍ２に躯ｄσ１信号が発せられるようにしで
ある。 第６図Ｖｉ捧作盤２のハンドル２ａとグラインダ２４と
の駆動制御系を示す模式図であり、ハンドル２ａの操作
方向及び操作部に応じてハンドル２ａに（−１設されて
いる各センサーＳｈから信号が発せられ、位置偏差検出
器６１に入力される。位［醒検出器６１には１ｓｆｌ記
各モ一クＭｘ、　Ｍ、　、　Ｍ２に細膜されている回転
数検／Ｊ（器ＭＸ’　、　Ｍｙ’　、　Ｍ、’妙・ら現
に設定されているグラインダ２４のＸ＋ＶｔＺ方向の変
位量が人力せしめられており、この変位量と前記センサ
ー％から入力されるハンドル操作量とが比較され、その
偏差を解消するべくその偏差に応じた信号ΔＸ。 Δｙ、Δ２を各モータＭｘ、　Ｍ、　、λ（２の駆動制
御回路６２に出力する。駆動制御回路６２からは各モー
タＭ、　、　Ｍｙ　、　Ｍ２に駆動信号が発せられ、グ
ラインダ２４をハンドル２ａの操作方向にその操作量に
相応する寸法だけ変位せしめるようにしである。 一方上述した如くグラインダ２４が変位した結果、管Ｐ
の内周面に転接してその反力がアーム２１に作用すると
、これによって生ずる手早がストレーンゲージＳｙ、　
＋　Ｓｙ　ｅ　Ｓｚにて検出される。ストレ−ンゲージ
ＳＸ　＊　Ｓｙ　＋　Ｓｚは夫々アーム２１に作用する
ｘ＋　ｙ＋Ｚ方向の歪量を検出するだめのものであって
、スｌ−Ｌ／　−ンゲージＳＸ、ｓ２は７−　ム２１の
中間部外周面に、またストレーンゲージ５）１１：回転
枠３０を構成する円盤３２の内側面に固定されている。 各ストレーゲージＳｘ、　Ｓ、　、　Ｓｚの検出信’＋
／／ｉ増幅器６３にて増幅さｉｔた後、ハンドル２ａに
連繋させたモータｍｘ、　Ｉｎｙ　、　ｍｚの駆動制御
回路６４に入力される。各モータｍＸ、　ｍｙ　、　ｍ
ｚはハンドル２ａを夫々Ｘ、　　ｙ＋　　ｚ方向に移動
するようこれに連繋されており、ハンドル２ａを手「の
操作するとき、これに所定の抗力を与えるべく機能する
。 即ち、ハンドル２ａとグラインダ２４とはマスター側で
あるハンドル２ａの操作に際し、管Ｐからスレーブ側で
あるグラインダ２４が受ける反力を力感覚としてハンド
ル２ａを通じて感得し得るカ逆送形のパイラテラル方式
のマスター拳スレーグ制御を行いうるように構成されて
いる。 なおパイラテラル方式としては上述した如き力逆送形に
のみ限らず、従来知られている対称形、即ちスレーブ側
であるグラインダ２４の位置変更量をハンドル２ａにフ
ィードバックする構成、成いけ力帰還形、即ちマスター
側であるハンドルの操作力を軽減して操作性を高める構
成等を適宜採用してよいことは勿論である。 以上のｔ４１＜木発り」方法及び装置にあってはモニタ
装置を監視しつつ走行体に設けた３次元的に移動可能な
グラインダを管外にあってグラインダの姿勢制御用の駆
動系に連繋された操作部によって制御することとしてい
るから、手入必要箇所の検出並びにグラインダ制御を迅
速且つ正確に行うことが出来、作貰能率の大幅な向上を
図り得、また手入れ作業の仕上状態も良好となり、管品
質の大幅な向上が図れるなど、本発明は優れた効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明方決及び装置の使用状態を示す斜視図、
第２図は本発明袋間における走行体の拡大側断面図、第
３図は同じく拡大横唆１而図、第４図は第２図のＩＶ−
ＩＶ線による断面図、第５図はグラインダの姿勢制御系
を示す断面図、第６図は操作ハンドルとグラインダとの
間の力逆送形ノぐイラテラルサーボ系を示す模式図であ
る。 １・・・手入装置本体　２・・・操作盤　２ａ・・・ノ
・ンドル　３・・・モニタテレビ　４・・・制御盤　５
・・・保護管１１・・・筒体　１３・・・前輪　１５・
・・後輪　１６・・・ホイール　２１・・・アーム　２
４・・・グラインダ　３０・・・回転枠　３１・・・リ
ング　３２・・・円盤　３３ａ、３３ｂ。 ３３ｃ・・・連結杆　４０・・・取付台　４２・・・揺
＋ｆｉｌ＋Ｆａ４２ａ・・・軸　４３・・・連Ｕ１杆　
４４・・・ナツト部桐　４５・・・螺条杆　ＭＸ　＋　
Ｍｙ　＋　Ｍｚ　＋　ＭＤ　ｒ　Ｍｒ　、　Ｒ（（・・
・モータＭｚ’　、　Ｍｙ’　＋　Ｍｚ’・・・回転数
検出器　ｓＸ、ｓ、、ｓ２・・・ストレーンゲージ　Ｐ
・・・管 特　許　出　願　人　　　住友金属工業株式会社外１名 代理人　弁理士　　河　野　登　夫 第　４　図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、管内部の光学的観察部及び３次元的に位向変更可能
   なグラインダを具備する走行体を、管内で走行させ、管
   外に配した前記光学的観察部に連らなるモニタ装置′（
   ｉ−監視しつつ、前記グラインダを位置変更すべくこれ
   に連繋する操作部を作動することを特徴とする管内面手
   入方法。 ２、管内部のツ０学的観察部及び３次元的位置変更可能
   なグラインダを具備し、管内を走行せしめられる走行体
   と、管の外部にあって、前記光学的観察部に連なるモニ
   タ装置と、前記グラインダの位置変更のだめの駆動系に
   連なるグラインダの位置変更のための制御装置と、該制
   御装置ｔＬ操作人力を与える操作部とを備え、ｉｌ前記
   御装置はパイラテラル方式のマスター・スレーブ制御を
   行うようにしたことを特徴とする管内面手入方法。