(57)【要約】【課題】酸素欠乏などの危険な環境下において、上水道管、下水道管、農業用水、各種パイプライン等の埋設管のスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物の浚渫洗浄作業をより安全・確実に効率よく実施すること。【解決手段】マンホール外の作業者は自動走行式移動ロボット４から送られてくる埋設管内３の状況を映像で目視確認しながら自動走行式移動ロボット４による洗浄液高圧ノズル噴射浚渫洗浄を自在に操作コントロール実施する。高圧噴射ノズル２は３６０度回転自在であるため回転洗浄しながら、硬い汚泥に対してはとどまり長時間洗浄しながら前進する。【選択図】図２
2014114653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影方向を自在に設定できる映像撮影送信用カメラを装備した自動走行式移動ロボットと、
前記自動走行式移動ロボットに装着され、噴射口方向を自在に設定できる噴射ノズルと、
埋設管外部からの遠隔操作信号を受信するための受信部と
を具備し、前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって前記埋設管内を移動しながら前記噴射ノズルから高圧洗浄水をノズル噴射し、埋設管内壁面の浚渫洗浄を行うことを特徴とするロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項２】
撮影方向を自在に設定できる映像撮影送信用カメラを装備した自動走行式移動ロボットと、
前記自動走行式移動ロボットに装着され、噴射口方向を自在に設定でき高圧にて噴出物を噴射する噴射ノズルと、
埋設管外部からの遠隔操作信号を受信するための受信部と
を具備し、前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって前記埋設管内を移動しながら高圧にて前記噴出物を設定された噴射量および噴射圧力、噴射方向、噴射時間にてノズル噴射し、埋設管内壁面の洗浄を行うロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項３】
前記噴出物は、洗浄水、洗浄液、ドライアイスペレット、ドライアイスパウダーの少なくとも一つであり、
前記埋設管内壁面の洗浄は浚渫洗浄またはドライアイス洗浄である、請求項２記載のロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルに換えて、或いは前記噴射ノズルと併せて、前記自動走行式移動ロボットに装着される切削ビットを有し、
前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって前記埋設管内を移動しながら切削、研磨、補修の少なくとも一を行う、請求項１乃至３のいずれか１項記載のロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項５】
前記噴射ノズルに換えて、或いは前記噴射ノズルと併せて、前記自動走行式移動ロボットに装着されるエポキシ樹脂注入ノズルを有し、
前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって前記埋設管内を移動しながら破損箇所もしくは開口部の充填工事を行う、請求項１乃至４のいずれか１項記載のロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項６】
前記自動走行式移動ロボットの先端が軟質プッシュロッドによってなり、該軟質プッシュロッド先端に小型サテライトカメラを有し、前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって前記軟質プッシュロッドが分枝管内に入り込み内部内壁の映像撮影送信を行う、請求項１乃至５のいずれか１項記載のロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項７に係るロボット利用埋設管浚渫装置を用いたロボット利用埋設管浚渫工事方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７に記載のロボット利用埋設管浚渫装置において、
前記噴出物によって浚渫された切削物、ゴミ、泥、水の少なくとも一つを負圧吸引するためのバキュームノズルと、
前記バキュームノズルによって吸引されたものを外部に排出するための連結ホースとをさらに備えたことを特徴とするロボット利用埋設管浚渫装置。
【請求項９】
撮影方向を自在に設定できる映像撮影送信用カメラを装備した自動走行式移動ロボットと、
前記自動走行式移動ロボットに装着可能な、掘削方向を自在に設定できる掘削機構を備えた推進掘削機と、
埋設管外部からの遠隔操作信号を受信するための受信部と
を具備し、前記受信部によって受信した前記遠隔操作信号にしたがって土中もしくは海中を移動しながら前記掘削機構を動作させて、地下の掘削を自動で行うことを特徴とするロボット利用地中掘削装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のロボット利用地中掘削装置において、
前記掘削機構によって掘削された土砂、ゴミ、泥、水の少なくとも一つを負圧吸引するためのバキュームと、
前記バキュームによって吸引されたものを外部に排出するための連結ホースと
をさらに備えたことを特徴とするロボット利用地中掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水道管、下水道管、暗渠管、農業用水、各種パイプライン等の小口径管から中大口径の埋設管の内壁等を浚渫、洗浄または切削・掘削等するための管内工事用の装置に関するものである。さらに、埋設管内のスラッジや、下水道管、暗渠管などの汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物を掻き出して清掃するときに使用される埋設管内工事用の装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、上水道管、下水道管、暗渠管、農業用水、各種パイプライン等の特に大口径管の埋設管の場合、内壁の修理やコーティングのために作業員が中に入って作業する前に、内部に堆積しているスラッジや汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物の除去や可燃ガスを除去するなどの浚渫清掃作業が行われる。このような目的のため、従来は、洗浄水を供給するホース連結のジェットノズルを管内で手作業移動させながら水または洗浄液を噴射させて内壁浚渫洗浄を行っていた。
【０００３】
また、中小口径管である上水道管、下水道管、暗渠管、各種パイプライン等埋設管の浚渫洗浄の場合には、地上の高圧洗浄車からマンホールを通してホースを繰り出し、ホース先端の高圧噴射装置を埋設管内で移動させながら、ノズルから高圧の水または洗浄液を噴射し、水路管内の堆積物を掻き混ぜ浮遊させて浚渫洗浄しマンホールの下流に集め、汚泥吸引車で吸引除去するものであった。
【０００４】
同様に、上記埋設管の浚渫洗浄の後に内壁破損箇所の修理または塗装などの工事を行う場合は、その破損個所の位置や破損の大きさ、破損状況または塗装工事、切削工事、掘削工事の必要箇所、位置、面積、壁面状態などを正確に事前確認する必要があるため、作業員が中に入って目視確認する必要があり、これは酸素欠乏等の大きな危険を伴う作業であった。
【０００５】
特に中小口径管である埋設管の内壁目視確認の場合には、作業者が埋設管内に入ることが不可能なため、地上からマンホールを通して映像撮影カメラなどを装着した光ファイバーホースを繰り出し、破損個所の位置や破損の大きさ、破損状況または塗装・切削・掘削工事の必要箇所、位置、面積、壁面状態などを撮影し目視確認をする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２９１９３号公報
【特許文献２】特開２００６−２８７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、地上の高圧洗浄車からマンホールを通してホースを繰り出し、ホース先端の高圧噴射装置を水路管内で移動させながら、ノズルから高圧の水または洗浄液を高圧噴射させて浚渫洗浄する方法では、管内のスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物の位置や量、堆積状態等を正確に確認できないため、作業を実施する地上の高圧洗浄車からは、ホースの繰り出し速さや、洗浄液または高圧水の流量、圧力などを経験則に基づいた条件で一定にして、かつ管内壁を隙間なく上下左右３６０度方向の内壁全面に対して均一に浚渫洗浄せざるを得なかった。
【０００８】
このため、浚渫洗浄される管内のスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物が比較的少ない場所においては、洗浄された後も必要以上に洗浄液や高圧水を噴射させることになるため、洗浄液や洗浄水の使用量や作業時間、作業動力が無駄になっていた。逆に管内のスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物が多く堆積している場所においては均一噴射であるため、洗浄液の不足、高圧洗浄水の不足、洗浄時間の不足など浚渫洗浄能力の不足により、充分な浚渫洗浄を実施できないまま洗浄水を噴射供給するジェットノズルを通過させてしまうという問題があった。
【０００９】
このように上水道管、下水道管、暗渠管、農業用水、各種パイプライン等埋設管内の浚渫洗浄においては、工事実施前から浚渫洗浄実施後に至るまで、管内を十分に目視確認できないことによって、資材、作業時間、作業動力、コスト等の様々な無駄が発生していた。
【００１０】
中小口径管の浚渫洗浄後の管内修理や管内塗装工事に対しても、簡易的な光ファイバーホースのカメラ映像確認では管内修理箇所や塗装箇所での上下左右または進退方向へのカメラ移動がスムースに操作できないため、管内の状況確認が必要な部分を外部から作業者が十分に目視確認できないことによって、修理工事の方法や塗装のための資材の準備、材料の準備などの工事計画不備が生じて大きな無駄を発生させるなどの問題があった。同様に、汚水・泥水で満たされた埋設管においては大きな困難があった。
【００１１】
本発明は上述したような従来技術上の問題点を解決するためになされたものであり、水中、放射能中、有毒ガス雰囲気中など、通常の作業員が作業することが困難な環境下、たとえば水中の配管中などの汚泥、堆積物等を、遠隔操作で、その硬度、堆積度合に適用的に浚渫することを可能とし、同様に、掘削工事、切削工事そして廃液、廃土、掘削物等除去工事をも可能とするロボット利用埋設管工事用装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、高圧洗浄ジェットノズルと映像撮影カメラ、掘削切削機などを備えた自動走行式移動ロボットを用いて埋設管内を移動させ、上水道管、下水道管、暗渠管、農業用水、各種パイプライン等埋設管内の浚渫洗浄、掘削、切削工事を行うロボット利用埋設管工事装置に関する技術思想とする。
【００１３】
同様に本発明は、高圧洗浄ジェットノズルと映像撮影カメラ、掘削切削機などを備えた自動走行式移動ロボットを用いて埋設管内を移動させ、上水道管、下水道管、暗渠管、農業用水、各種パイプライン等埋設管内の浚渫洗浄、掘削、切削工事を行うロボット利用埋設管工事の方法に関する技術思想とする。
【００１４】
本発明に係る自動走行式移動ロボットは、マンホール外から浚渫洗浄作業者の指示コントロールによって、前後左右、前進後退を自由に走行することができる。この走行指示コントロールの自動走行式移動ロボットへの伝達方法は、マンホール外から自動走行式移動ロボットにつながる有線電気信号配線を介して有線伝達する方法であってもよいし、また電気信号を無線機器によって送受信する無線伝達方法であってもよい。
【００１５】
本発明の自動走行式移動ロボットは、大口径マッドタイヤと四輪駆動、蛇行機能を併せ持ち、障害物上や曲管内でも走行対応できる機能を有する。また自動走行式移動ロボットのサイズ寸法は、走行する埋設管口径の大きさによって選択可能なサイズ種類を数種有する（図５参照）。
【００１６】
本発明の自動走行式移動ロボットは、先端頭部にＣＣＤカメラ、超音波カメラ、赤外線カメラなどの映像撮影用カメラを装着し、カメラ装着部はロボット頭部から突き出た位置に固定され略球状形状を有することにより、マンホール外の作業者の指示コントロールにより上下左右３６０度回転させて埋設管内を全方向映像撮影することができ、その映像データをマンホール外の作業者の確認する映像出力画面に送信することができる。その映像データは逐次録画されるように録画機器に接続されていてもよい。
【００１７】
また、自動走行式移動ロボットの存する位置は、マンホール外指示コントロール部での埋設管配管映像地図に逐次プロット表示され、送信される映像データとその位置との相関が図られるため、マンホール外の指示コントロールをする作業者は、埋設管内のどの位置にどのようなスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物があるか、または障害があるか、その堆積状態や埋設管内壁の状態等を正確に把握しながら自動走行式ロボットにコントロール指示することができる。
【００１８】
当該映像撮影用カメラ部（「主カメラ」と称する。）は、自動走行ロボットに装着された軟質プッシュロッド先端に固定された小型のサテライトカメラに代替し、映像撮影機能を切り替えることができる。自動走行ロボット頭部から軟質プッシュロッドを必要方向にコントロール排出することにより、軟質プッシュロッド先端に固定されたサテライトカメラが、主カメラで撮影できない微細微小口径の分枝埋設管内の状況でも該微細微小口径分枝管内に挿入されて、その分枝埋設管内の映像撮影を行うことができる。
【００１９】
これらの映像撮影用カメラの主カメラとサテライトカメラの切り替えは、マンホール外でコントロール指示操作をする作業者の操作によって任意に成される。
【００２０】
上記の主カメラ、サテライトカメラは、その用途や工事の必要に応じてＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、超音波カメラなどの撮影機能別の選択がもちろん可能である。以下、「映像撮影用カメラ」と総称する。
【００２１】
本発明の自動走行式移動ロボットは、マンホール外から洗浄液や洗浄水を高圧供給するための軟質ホース配管に連結した高圧洗浄液噴射ノズルを備えている。高圧洗浄液噴射ノズル噴射口は、マンホール外の作業者の指示コントロールにより上下左右３６０度回転させて洗浄液や洗浄水を自在方向に噴射することができる。洗浄水や洗浄液はマンホール外の高圧ポンプ機器により軟質ホース配管を通じてマンホール外の作業者の設定した任意水量、任意圧力で自動走行式移動ロボットに装着された高圧洗浄液噴射ノズルに供給される。
【００２２】
この高圧洗浄液噴射ノズルの噴射口は、マンホール外部からの作業者のコントロールによって上下左右前後方向に対して自在に方角を変更移動でき、同様に洗浄液や洗浄水の噴射圧力や噴射量も作業者の同様のコントロールによって変更調節できる。
【００２３】
マンホール外から作業者が自動走行式移動ロボットの操作コントロールを行い受信される撮影映像画面を見ることにより、埋設管内のどの位置にどのようなスラッジや、汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物があるか、その堆積状態や埋設管内壁の状態等を正確に目視確認することができるため、浚渫洗浄作業と同時に、高圧洗浄液噴射ノズルからの洗浄液または洗浄水の噴射位置、噴射方向、噴射圧力、噴射時間などを最適に設定操作しながら浚渫洗浄を行うことができる。
【００２４】
自動走行式移動ロボットに備えられた洗浄液または洗浄水の高圧噴射ノズルは、超高圧大流量の洗浄水または洗浄液を噴射できるドラゴンジェット（登録商標）と称する耐高圧特殊噴射ノズル（「ドラゴンジェットノズル」と称する。）であってもよい。ドラゴンジェットノズルによって噴出される超高圧洗浄水または超高圧洗浄液は最大２０００kgd／cm2噴射をすることができるため、埋設管内壁の通常浚渫洗浄作業だけではなく、硬く付着した固着スラッジや汚泥、土砂、小石、生物などの大量堆積物をドラゴンジェットノズル噴射の衝撃による物理的エネルギーを付加させて完全に浚渫洗浄することができる。
【００２５】
ドラゴンジェットノズルによって噴出される超高圧洗浄水または超高圧洗浄液による浚渫洗浄作業は、ドラゴンジェットノズル噴射の衝撃による物理的エネルギーを付加させる強力な噴射圧力を有するため、埋設管内壁の通常の浚渫洗浄作業だけではなく、埋設管内壁の不要内壁材のはつり作業として用いることもできる。また、それははつり作業のための壁面事前目粗し作業であってもよい。
【００２６】
自動走行式移動ロボットに備えられた洗浄液または洗浄水高圧噴射ノズルは、ドライアイス洗浄を行うための微粉状またはパウダー状ドライアイスの高圧噴射を行うノズル形状を採用できる。ドライアイス洗浄とは、ペレット状（径約３ｍｍ以下）または微粉状、パウダー状のドライアイスを圧縮空気を使って被洗浄物に吹き付け、ドライアイス粒の噴射圧力の物理的衝撃力とドライアイスの急激気化による膨張圧力により強固な汚泥などの汚れ付着物を界面剥離させて洗浄する方法である。
【００２７】
自動走行式移動ロボットに備えられたドライアイス洗浄用高圧噴射ノズルは、マンホール外の作業者のコントロール操作によって上下左右３６０度回転させて自在方向にドライアイス微粉またはドライアイスパウダーを高圧噴射することができる。マンホール外部の高圧ポンプ機器から供給されるドライアイス微粉またはドライアイスパウダーは、軟質ホース配管を通じて作業者の設定した任意量、任意圧力で自動走行式移動ロボットに装着されたドライアイス洗浄用高圧噴射ノズルに供給され、該作業者の指示操作コントロールによって埋設管内壁の被洗浄面を高圧力で必要時間ドライアイス洗浄を行うことができる。
【００２８】
ドライアイス洗浄は、埋設管内の亀裂、破断修理または塗装工事が行われる部分、電気配線部分などの液体残留物をきらう工事目的部分の液体洗浄に用いることが相応しく無水洗浄とも呼ばれる特殊高圧洗浄方法である。
【００２９】
本発明の自動走行式移動ロボットは、先端頭部に切削ビットを備え付ける構造を有する。埋設管内の切削、研磨、補修工事をマンホール外の作業者のコントロール操作によって行うことができる。埋設管内の突き出し異物、モルタル、木根等の切削研磨工事を、自動走行式移動ロボット先端部に装着した当該切削ビットを高速回転させて、自動走行式移動ロボットの前進後退移動と連動させながら行う。切削ビットの種類は被切削物の種類に応じて選択できる円柱型、大円柱型、円錐型、大円錐型などの特殊仕様があり、切削ビット部の型仕様変更を行うことによって切削研磨作業だけではなくＫＡ―ＴＥ工法もしくはブラボ・ＫＡ−ＴＥ工法（登録商標）ロボットとしての機能を果たすこともできる。
【００３０】
同様に先端頭部に小型シールドマシン等の掘削機を備え付けることができる。埋設管内が土砂等により埋没した状態にある場合や、埋設管の延長拡幅工事のための新たな地中掘削が必要な場合は、シールドマシン等の各種掘削機等を自動走行式移動ロボットの先端頭部に備え付け上記切削ビットと同様に地中掘削を行う。
【００３１】
地下を掘削する方法にはシールドマシンを掘削機構として用いるシールド工法以外にもダウンヒルカット工法、ベンチカット工法などがあり、その工法に適した掘削機構としてディッパ方式、ブレード方式、スクレーパ方式、リッパ方式、連続掘削方式などそれぞれ適した掘削機構である掘削機を自動走行式移動ロボットに装着し上記と同様の地中掘削工事を行うことができる。つまり自動走行式移動ロボットの先端頭部に備え付ける掘削機とは、各々の掘削方式の掘削機構を含めた掘削機を意味する。
【００３２】
本発明の自動走行式移動ロボットは、先端頭部にエポキシ樹脂注入ノズルを備え付け、埋設管補修部分や亀裂部分にエポキシ樹脂を注入し充填硬化工事を行うことができる。埋設管内の前記切削工事や浚渫洗浄工事において、管内、管壁破損による破損穴の充填、亀裂の充填等の必要性がある箇所には、自動走行式移動ロボット先端部に取り付けた充填硬化剤であるエポキシ樹脂を吐出するエポキシ樹脂注入ノズルの噴射口を、マンホール外作業者の指示コントロール操作によって、破損亀裂場所に向けて、エポキシ樹脂を適量注入し充填硬化工事を実施する。
【００３３】
充填吐出するエポキシ樹脂は、マンホール外から軟質パイプホースを用いて外部高圧ポンプによって埋設管内の自動走行式移動ロボットの備え付けたエポキシ樹脂注入ノズルに供給してもよいし、少量のエポキシ樹脂で工事が完了できる場合は、小型エポキシ樹脂供給タンクを自動走行式移動ロボットに装着させておいて供給してもよい。
【００３４】
以上記載した自動走行式移動ロボットによる洗浄水または洗浄液の高圧噴射ノズル浚渫洗浄やドラゴンジェットノズル噴射浚渫洗浄、ドライアイス洗浄、切削ビットによる埋設管内の切削、研磨、補修工事、掘削機による埋設管延長拡幅工事、エポキシ樹脂注入充填工事そして軟質プッシュロッド小型サテライトカメラ代替映像撮影機能などは、水上の作業だけにかかわらず水中作業においても同様に対応してできる。もちろん個々の機器仕様は防水対策を有する。特に水中撮影に対しては超音波撮影カメラがその能力を発揮する。
【００３５】
また、上記のように自動走行式移動ロボットによる各種工事においては、洗浄または浚渫工事、切削及び掘削工事後などに排出されるべき廃液、土砂、汚泥物、掘削物などの埋設管外への排出方法が問題となる。これらは自動走行式移動ロボットの自在な走行にも障害となるため、自動走行式移動ロボットの底部には、廃液、土砂、汚泥物、掘削物等を吸引除去するための負圧吸引用ノズル（バキュームノズル）を装着する。
【００３６】
この負圧吸引用ノズルによる廃液、土砂、汚泥物、掘削物等の吸引物は、自動走行式ロボットの背後側に吸引後排出するか、外部から連結した軟質バキュームホース配管によりマンホール外部に吸引移動後排出するかは作業により選択する。少量の場合は自動走行式ロボットの背後側に吸引後排出して流せばよいし、多量の場合は、軟質バキュームホース配管によりマンホール外部に吸引移動後排出すればよい。吸引力のための負圧は高圧洗浄液噴射時の高圧流体により発生する減圧エジェクター（ベンチュリ効果）原理を利用することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明を実施することにより、大口径から中小口径の埋設管だけでなく微細分枝埋設管内のスラッジや汚泥物、土砂、小石、廃液、生物などの堆積物を、堆積状態や埋設管内壁の状態等を映像で正確に目視把握しながら、洗浄水または洗浄液の高圧噴射ノズル浚渫洗浄を行うことができるため、洗浄液や洗浄水など資材のロス、作業のロス、作業見込み違いによる損失を大幅に削減でき、埋設管内の浚渫洗浄工事効率が格段に向上する。また酸素欠乏等の埋設管内に人間が入り込むことによる工事事故に対する安全性が大きく担保できる。
【００３８】
本発明は、自動走行式移動ロボットに装着する噴射ノズルの仕様を変更するだけで、高圧洗浄液噴射洗浄、ドラゴンジェットノズル洗浄、ドライアイス洗浄に切り替え、埋設管内の浚渫洗浄ができるため、一台の自動走行式移動ロボットで上記３種類の洗浄方法が対応でき、設備、作業コスト等の大幅改善につながる。
【００３９】
本発明は、自動走行式移動ロボットに切削ビット、掘削機またはエポキシ樹脂注入ノズル、軟質プッシュロッド小型サテライトカメラ、超音波カメラなどを装着することにより、切削研磨工事、掘削工事、亀裂エポキシ樹脂充填工事、小型サテライトカメラ映像撮影、超音波カメラ映像撮影などが１台の自動走行式移動ロボットで対応できるようになり、設備、作業コストの大幅改善につながる。
【００４０】
本発明は、廃液、土砂、汚泥物、掘削物等を吸引除去するための負圧吸引用ノズル（バキュームノズル）を装着することにより、自動走行式移動ロボットの移動を円滑にさせかつ廃土の処理にも対応できるため、作業コストの大幅改善につながる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例にかかる自動走行式移動ロボット（４輪駆動タイプ）の概略を説明するための図である。
【図２】図１に示す自動走行式移動ロボットによる埋設管浚渫洗浄の概要を説明するための図である。
【図３】軟質プッシュロッド小型サテライトカメラが分枝埋設管内の映像撮影をする概要を説明するための図である。
【図４】自動走行式移動ロボットに切削ビットまたは掘削機を装着し埋設管内の切削工事する概要を説明するための図である。
【図５】自動走行式移動ロボットの種類、大きさ、車輪タイプ別の４種類の概要を説明するための図である。
【図６】自動走行式移動ロボットに装着する掘削機の一例であるシールドマシン掘削機を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明にかかるロボット利用埋設管浚渫装置について説明する。
【実施例】
【００４３】
図１は本発明の一実施形態にかかる自動走行式移動ロボットの概略を説明するための図であり、この図は４輪駆動タイプの自動走行ロボットである。先端ヘッド部は３６０度自在回転式の映像撮影用カメラ１が装着収納されていて、埋設管内をマンホール外の作業者からの指示コントロールに従い走行しながら管内の必要箇所を映像撮影し外部作業者の映像受信機器に送信する。
【００４４】
同様にこの自動走行式移動ロボットのカメラ近傍には洗浄水または洗浄液高圧洗浄用の高圧洗浄液噴射ノズル２が装着されて、埋設管３内を高圧噴射浚渫洗浄しながら自動走行式移動ロボット４が前進する概要を図２に示す。自動走行式移動ロボットへの指示コントロールが有線の場合はその接続配線をつなげ、および高圧洗浄液または高圧洗浄水を高圧ポンプ機器から自動走行式移動ロボットの高圧噴射ノズルまで輸送するための連結ホース５、外部と埋設管をつなげるマンホール６、外部高圧ポンプ機器７の概要を図２に示す。
【００４５】
マンホール外の作業者は自動走行式移動ロボット４から送られてくる埋設管内３の状況を映像で目視確認しながら自動走行式移動ロボット４による洗浄水または洗浄液高圧噴射浚渫洗浄を前進させる。高圧噴射ノズル２は３６０度回転自在であるため回転洗浄しながら、硬い汚泥に対してはとどまり長時間高圧洗浄しながら前進する。自動走行式移動ロボットから送られてくる映像撮影データは録画されて、浚渫洗浄工事後の配管内補修工事や亀裂部分エポキシ樹脂充填工事、切削ビット切削工事、掘削工事などのための事前検討用映像として流用される。
【００４６】
高圧噴射ノズルは、高圧噴射洗浄を実施するときは高圧噴射洗浄用のノズルに予め交換される。同様に、ドラゴンジェットノズル噴射洗浄を実施するときはドラゴンジェットノズルに、ドライアイス洗浄を実施するときはドライアイス噴射ノズルに交換される。マンホール外の作業者の指示コントロールによってこれらの噴射ノズルによる自動走行ロボットによる作業も上記浚渫洗浄工事とほぼ同様に進められる。
【００４７】
埋設管内のスラッジや汚泥物や土砂などの堆積物の堆積状態や埋設管内壁の状態、埋設管の口径の大きさにあわせて、自動走行式移動ロボットは大小駆動機構別４種類のタイプから選択される。その４種類の自動走行式移動ロボットの概要を図５に示す。
【００４８】
図３は軟質プッシュロッド小型サテライトカメラが分枝埋設管内の映像撮影をする概要を説明するための図である。自動走行ロボット４の先端部の映像撮影カメラ（主カメラ）１の近傍に装着された小型サテライトカメラ８は、マンホール６外部作業者の映像確認指示コントロールによって軟質プッシュロッド９を分枝微細埋設管１０の中に延伸進行させてその先端に装着された小型サテライトカメラ８によって分枝微細埋設管の内部壁面の状況を映像撮影する。この映像データによって分枝微細埋設管の洗浄、工事などの事前準備が可能となる。
【００４９】
図３に示す小型サテライトカメラ８だけではなく、図１に示す映像撮影カメラ１には用途に応じて超音波カメラ等の特殊仕様のカメラを取り付ける。音響カメラと言われる超音波カメラは主に超音波伝達に適した水中での中遠距離撮影に最適である。濁流、泥水等の中で映像撮影カメラの能力が発揮しきれない場合は、超音波カメラに切り替えて映像撮影をすることにより、上記と同様に埋設管内部の状況を正確な映像としてマンホール外の作業者に伝達できる。超音波カメラの水中撮影は水中ライトでハレーションを起こしてしまう場合の暗闇での水中視認を可能にするための有効な手段である。約1.8MHz、1.1MHzの２種超音波混合映像を撮影する超音波カメラなどは特にその機能を発揮する。
【００５０】
図４は自動走行式移動ロボット４に切削ビット１１を装着し埋設管３内の切削工事する概要を説明するための図である。埋設管内の切削、研磨、補修などの工事の状況に応じて特殊ビットなどの切削ビット１１の種類を選択して自動走行ロボットヘッドに切削ビット１１を装着し工事が行われる。切削ビット１１同様に、掘削機１２を装着して掘削工事も行うことができる。マンホール外の作業者の指示コントロールによってこれらの自動走行式移動ロボットによる切削、研磨、補修、掘削などの作業も送られてくる映像を確認しながら上記浚渫洗浄工事とほぼ同様に進められる。
【００５１】
また負圧吸引用ノズル１３は、自動走行式移動ロボット４の底部に位置し、廃液、土砂、汚泥物、掘削物等を吸引除去する。この負圧吸引用ノズル１３による廃液、土砂、汚泥物、掘削物等の吸引物は、自動走行式ロボット４の背後側に吸引後排出してもよいし、マンホール外部から連結した軟質バキュームホース配管によりマンホール外部に吸引移動後排出してもよい。吸引力のための負圧は高圧洗浄液噴射時の高圧流体により発生する減圧エジェクター（ベンチュリ効果）原理を利用して吸引用ホース内または負圧吸引用ノズルに負圧を発生させる。減圧エジェクター機構は自動走行式ロボットに装着した高圧洗浄水噴射ノズル近傍に設定してもよいし、マンホール外部の高圧洗浄水供給施設に設置してもよい。
【００５２】
この負圧吸引ノズル１３を自動走行式移動ロボット４の底部前方に突き出すことにより土砂等を効率よく吸引して取り除くことができる。特に埋設管内の水分過多で流動性の高い土砂、汚泥物、掘削物には効率的に負圧吸引できる。もちろん吸引物の高圧洗浄液噴射ノズルへの混入がないように開閉可能な隔壁または逆流防止弁を有する吸引負圧用タンクを負圧吸引用ノズル後部または自動走行式移動ロボット後部または吸引用ホース内またはマンホール外部の高圧洗浄水供給施設に設ける。吸引負圧用タンクとは負圧を維持するための減圧室のことである。高圧洗浄液噴射の都度、エジェクター方式により吸引負圧タンク内は減圧されかつ減圧状態が維持されるため、負圧吸引ノズル１３による吸引排出作業は作業者のコントロールによる隔壁の開閉のみで逐次可能となる。エジェクター方式の機構については周知慣用技術であるため詳細は割愛する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明にかかるロボット利用埋設管工事用装置およびロボット利用埋設管工事用装置を用いた工事方法は、埋設管の工事に限らず、地中、水中、海中に埋設された配管パイプ内またはトンネルの工事にも大きな威力を発揮する。これらの工事には、難工事のためのコストと危険が内在しているため、外部からの自動走行式移動ロボットの画像目視コントロール操作による工事装置が開発されればその需要は大きく、またその導入による技術的効果、費用削減効果も大きなものが予想される。本発明の産業上の利用可能性は大きい。
【符号の説明】
【００５４】
１  映像撮影カメラ
２  高圧噴射ノズル
３  埋設管
４  自動走行式移動ロボット
５  連結ホース
６  マンホール
７  高圧ポンプ機器
８  小型サテライトカメラ
９  軟質プッシュロッド
１０  分枝微細埋設管
１１  切削ビット
１２  シールドマシン掘削機
１３  負圧吸引用ノズル
１４  カッタヘッド
１５  伸縮カッタ
１６  カッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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