(57)【要約】【課題】３曲がり以上の９０度エルボ継手を含む区間でも、管内作業装置を簡単かつ安価に通過可能にする。【解決手段】管内作業装置としての管内観察装置８０を牽引部材５で引き出すために、管内通過補助装置１を介在させる。管内通過補助装置１は、曲りやすいコイルばね２で管内観察装置８０を、曲がり部でも管軸方向に引張るように、中継部材３を補助用車輪４で９０度エルボ継手１１の内周面から浮かせることができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内周面に間隔をあけて接するように径方向に突出する複数の作業用車輪で軸芯位置付近に支持され、管内を通過しながら所定の作業を行う管内作業装置を、管の開口端側から引き出すための管内通過補助装置であって、予め定める長さを有し、一端が管の軸芯位置付近で管内作業装置の先端に接続され、他端が該管の開口端側に向うコイルばねと、
一端がコイルばねの他端に接続される中継部材と、
中継部材を管の内周面から離すように、中継部材の周囲に、周方向に間隔をあけて、かつ径方向に突出する長さが短くなるように設けられる複数の補助用車輪と、
中継部材の一端に接続される牽引部材とを含むことを特徴とする管内通過補助装置。
【請求項２】
前記管は、該管の径に対応して標準化されているエルボ継手で曲がり部分が形成され、
前記コイルばねの長さは、該エルボ継手の部分を通過する際に、前記作業用車輪が該エルボ継手の直前の位置に達する段階で前記補助用車輪が該エルボ継手の中央に位置するように定められることを特徴とする請求項１記載の管内通過補助装置。
【請求項３】
前記牽引部材は、前記開口端から前記管内作業装置を管内に押し込み、かつ回転トルクを伝達することが可能な剛性を有する弾性ワイヤであり、
前記複数の補助用車輪と前記中継部材との間には、該中継部材を前記一端から前記他端を結ぶ軸線まわりに回転自在に支持する回転軸受が設けられることを特徴とする請求項１または２記載の管内通過補助装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガスや水道水などの流体の供給や工場プラントなどに使用される各種管内で検査や測定などの作業を行う管内作業装置を、管の開口端へ引出す際に用いる管内通過補助装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、都市ガスや水道水の配管網や工場プラントなどでは、流体の輸送などのために各種の管が広く用いられ、その点検や保守を管内から行うために各種の管内作業装置が用いられている。特に、都市ガス供給用の配管などは、地中に埋設されることが多く、敷設後の検査や点検は、管内から行うことが多い。都市ガスの配管などは、道路の地下に埋設されることが多く、道路が曲る部分には曲線区間が設けられたり、他の埋設物等を避けるために、局部的に曲線区間が設けられたりする。曲線区間では、管を曲げるのではなく、直管とエルボ継手とが組合わされている。他の埋設物等を避ける部分では、比較的短い区間で複数のエルボ継手の組合せが用いられる。
【０００３】
管内作業装置として代表的な管内カメラの例では、開口端から挿入して、複数個のエルボ継手部分を通過させることができる機能を備えるものが、従来から用いられている。小口径の管用には、先端のカメラ搭載部分に、管の開口端外の手元のコントローラからの操作で自在に曲がる機構を有するものがある。操作者は、カメラが撮像する映像を見ながら、次の曲り方向に先端を曲げてエルボ継手の部分などを通過させることができる。このような管内カメラは実際に販売されているけれども、カメラ搭載部分に自走機能や進路変更機能を備えるので価格が高い。大口径の管用には、可撓性のあるチューブの先端にカメラを取付けた構造で、チューブを手元から押し込み、エルボ継手部分を通過させるものもある。
【０００４】
図６は、本件出願人が特願２００２−７１９３４号の図１０で提案している管内観察装置８０の概略的な構成を示す。管内観察装置８０は、可撓性のあるチューブではなく、棒形状の挿入機構で９０度エルボ継手８１などを含む管内に挿入されて内部を軸線方向に移動可能であり、軸線方向に向いている状態で保持するカメラ８２の視野を管の内周面に向けるための観察フード８３を備えている。カメラ８２および観察フード８３は、車輪８４が管の軸線方向の両端に設けられる板ばね８５の中央で支持されるカメラホルダ８６内に、軸線まわりの回転が可能なように収納される。観察フード８３内には、金属ミラー８７などが設けられる。車輪８４を端部に装着している板ばね８５は、カメラホルダ８６の外周に、間隔をあけて複数、たとえば等間隔に３組設けられている。各車輪８４は、管の内周面に接触し、カメラホルダ８６内に収納されるカメラ８２を、管の中心軸付近に保持する。板ばね８５が弾性的に撓むことによって、管の曲線部や溶接部を通過するときの径の変化を吸収し、段差なども乗越えて、円滑に移動することができる。
【０００５】
板ばね８５は、管内観察装置８０を直管内に挿入するときに、軸線にほぼ平行となる。カメラ８２は、カメラホルダ８６に着脱可能である。車輪８４、板ばね８５およびカメラホルダ８６の組合せを、管の径に合わせて準備しておき、カメラ８２を装着して管内観察装置８０として使用することができる。カメラ８２に対する電気的接続は、カメラ制御ケーブル８８を介して行う。この組合せは軽量であり、多くの種類の管に対して準備しても、容易に運搬することができる。カメラホルダ８６の軸線方向の両端には、挿入機構９０を接続するための接続具９１，９２がそれぞれ設けられる。挿入機構９０としては、ピアノ線などの弾性的な鋼線の周囲にコイルばねを巻付けて、可撓性を持たせた構造体を用いることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような管内観察装置８０は、曲線部を含む管路内に挿入して内部を観察するために用いられる。ただし、９０度エルボ継手８１の通過は、特に引き戻す際に、１曲がりまでが限界であることが判明している。可撓性のあるチューブを使用しても、１曲がりまでが限界である。
【０００７】
図７には、図６に示すような９０度エルボ継手８１を、３曲がり分含む配管例を示す。曲がり部９５は、接近して３つの９０度エルボ継手８１ａ，８１ｂ，８１ｃが配置される。水平な第１の直管９６ａから第１の９０度エルボ継手８１ａで上方に曲がり、第２の９０度エルボ継手８１ｂで水平に戻り、第２の直管９６ｂで第１の直管９６ａと平行な方向に少し進んだ後、第３の９０度エルボ継手８１ｃで第１の直管９６ａと垂直な方向に曲がり、第３の直管９６ｃでさらに直進する。第１の直管９６ａと第３の直管９６ｃとは、段差を生じて、垂直に方向を変えることになる。このような３曲がり以上の曲がり部９５を含む配管例では、可撓性があるチューブで押し込む管内カメラや、図６に示す管内観察装置８０は、いったん内部に押し込むことはできても、引き戻すことができなくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的は、２曲がり以上の９０度エルボ継手を含む区間でも、管内作業装置を簡単かつ安価に通過可能にする管内通過補助装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、管の内周面に間隔をあけて接するように径方向に突出する複数の作業用車輪で軸芯位置付近に支持され、管内を通過しながら所定の作業を行う管内作業装置を、管の開口端側から引き出すための管内通過補助装置であって、
予め定める長さを有し、一端が管の軸芯位置付近で管内作業装置の先端に接続され、他端が該管の開口端側に向うコイルばねと、
一端がコイルばねの他端に接続される中継部材と、
中継部材を管の内周面から離すように、中継部材の周囲に、周方向に間隔をあけて、かつ径方向に突出する長さが短くなるように設けられる複数の補助用車輪と、
中継部材の一端に接続される牽引部材とを含むことを特徴とする管内通過補助装置である。
【００１０】
本発明に従えば、管内通過補助装置は、管内作業装置を、管の開口端側から引き出すために、コイルばねと、中継部材と、複数の補助車輪と、牽引部材とを含む。管内作業装置は、管の内周面に間隔をあけて接するように径方向に突出する複数の作業用車輪で軸芯位置付近に支持され、管内を通過しながら所定の作業を行う。コイルばねは、予め定める長さを有し、一端が管の軸芯位置付近で管内作業装置の先端に接続される。管の開口端側に向うコイルばねの他端には、中継部材の一端が接続される。中継部材の周囲には、中継部材を管の内周面から離すように、周方向に間隔をあけて、複数の補助用車輪が設けられる。補助用車輪は、径方向に突出する長さが作業用車輪が径方向に突出する長さよりも短い。補助用車輪は、管の内周の一方側のみに接触する。牽引部材によって、中継部材の一端を開口端側から引き戻す際に、管内作業装置が９０度エルボ継手を通る前に、まず補助用車輪が曲率半径方向の内方で管の内周面に接触し、中継部材を管の内周面から離す。牽引部材を引き出す力は、中継部材およびコイルばねを介して、管の内周面よりも軸芯に近い位置から管内作業装置に作用し、管の軸線方向に引張る成分が多く、管の径方向に引張る成分は少なくなって、管内作業装置を円滑に移動させることができる。
【００１１】
牽引部材で直接管内作業装置を引張ると、９０度エルボ継手を通過する部分では、牽引部材が９０度エルボ継手の曲率半径の内方となる側の内周面に接触しながら、管内作業装置を管の径方向に引張ることになる。管内作業装置は、管の軸線方向に作用する力の成分が大きければ作業用車輪によって容易に移動するけれども、管の径方向に作用する力の成分が大きくなると、円滑に移動することが困難になってしまう。
【００１２】
また本発明で、前記管は、該管の径に対応して標準化されているエルボ継手で曲がり部分が形成され、
前記コイルばねの長さは、該エルボ継手の部分を通過する際に、前記作業用車輪が該エルボ継手の直前の位置に達する段階で前記補助用車輪が該エルボ継手の中央に位置するように定められることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、都市ガスの配管などでは、エルボ継手を使用する場合に、管の径に対して標準化されているので、コイルばねの長さをエルボ継手の形状に従って定めることができる。すなわち、コイルばねの長さは、エルボ継手の部分を通過する際に、作業用車輪がエルボ継手の直前の位置に達する段階で補助用車輪がエルボ継手の中央に位置するように定められるので、中継部材をエルボ継手の曲率半径の内側となる内周面から確実に離して、管内作業装置を管の軸線方向に引張る力が大きい状態で牽引することができる。
【００１４】
また本発明で、前記牽引部材は、前記開口端から前記管内作業装置を管内に押し込み、かつ回転トルクを伝達することが可能な剛性を有する弾性ワイヤであり、
前記複数の補助用車輪と前記中継部材との間には、該中継部材を前記一端から前記他端を結ぶ軸線まわりに回転自在に支持する回転軸受が設けられることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、牽引部材として、管内作業装置を開口端から管内に押し込み、かつ回転トルクを伝達することが可能な剛性を有する弾性ワイヤを用いるので、管内作業装置を管内に容易に挿入することができる。９０度エルボ継手などの曲がり部があっても、弾性ワイヤは曲率半径の外方に膨らんで管内作業装置を押し込むので、管内作業装置に作用する押し込み力は管の軸線方向の成分が大きくなって、容易に曲がり部を通過させることができる。複数の補助用車輪と中継部材との間には、中継部材を一端から他端を結ぶ軸線まわりに回転自在に支持する回転軸受が設けられるので、弾性ワイヤに回転トルクを与えると、中継部材を介して管内作業装置に容易に伝達することができ、管の開口端の外部から管内作業装置を軸線まわりに回転させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である管内通過補助装置１の概略的な構成を示す。管内通過補助装置１は、コイルばね２、中継部材３、補助用車輪４および牽引部材５を含む。本実施形態の管内通過補助装置１は、曲がり管路１０で、９０度エルボ継手１１の部分を、開口端が設けられる側の直管１２から牽引して、奥側の直管１３から管内観察装置８０を引き出しやすくするために用いられる。管内観察装置８０は、基本的に、図６に示す構成を有する。
【００１７】
管内通過補助装置１は、管内観察装置８０などの管内作業装置を、曲がり管部１０を含む管路内に挿入し、引き戻しながら管内の検査や、観察、計測などを行う際に、９０度エルボ継手１１などの部分の通過を容易にするために用いられる。コイルばね２は、一端が管内観察装置８０の先端に接続され、他端が中継部材３に接続される。コイルばね２の長さは、予め定められる。索引部材５は、たとえばピアノ線などの弾性を有する鋼線ワイヤであり、開口端から管内観察装置８０を９０度エルボ継手１１を越えて管内に挿入可能なように、所定の剛性を有している。コイルばね２は、牽引部材５よりも剛性を弱くしておく。
【００１８】
都市ガスの配管などでは、使用する管径に応じて９０度エルボ継手１１は標準化されている。図１に示すように、牽引部材５を介して、管内観察装置８０を直管１２側の開口端から引き出す際には、９０度エルボ継手１１を通過させなければならない。管内通過補助装置１では、コイルばね２を介して引張る際に、できるだけ管の中心部よりの方向から引き出し力を作用させるようにしている。このため、中継部材３が設けられ、補助用車輪４で管の内周面から径方向の内方の位置に保持するようにしている。補助用車輪４は、中継部材３を中心として、その周囲に等間隔に複数個、たとえば４個設けられている。補助用車輪４が中継部材３から径方向の外方に突出する長さは、管内観察装置８０の車輪８４のように、基本的にすべての車輪８４が管の内周面に接触するように、突出している長さよりも短くする。この結果、補助用車輪４は、１または２個のみ管の内周面に接触し、接触している補助用車輪４と対向する方向にある補助用車輪４は、管の内周面に接触しないで管の断面内部に浮いている状態となる。
【００１９】
図２は、図１の管内観察装置８０を牽引部材５で直接引張る際に生じる問題点を示す。牽引部材５を９０度エルボ継手１１よりも開口端側の直管１２から引張り、管内観察装置８０を奥側の直管１３から９０度エルボ継手１１を越えて引き出そうとする場合、牽引部材５は９０度エルボ継手１１の曲率半径の内方となる内周面に接触する状態で管内観察装置８０に作用する。管内観察装置８０に対しては、現在存在している直管１３の軸線方向ではなく、むしろ径方向から引張られる結果となる。このため、引張り力は、管内観察装置８０の移動よりも、板ばね８５を変形させて、管内観察装置８０を曲率半径の内方に曲げるために使用されてしまう。
【００２０】
なお、ピアノ線などの牽引部材５で管内観察装置８０を開口端側から管内部に押し込む際には、９０度エルボ継手１１の部分でも、牽引部材５は曲率半径の外方に撓み、管の内周面から離れて、管内観察装置８０を管の軸線方向に近い方向から押し込むことができる。したがって、図１のように管内通過補助装置１を介在させても、図２のように直接牽引しても、３以上の９０度エルボ継手１１を通過させることができる。
【００２１】
本実施形態の管内通過補助装置１は、コイルばね２と、管内観察装置８０で３方向に設けている観察用車輪である板ばね８５の両端の車輪８４よりも、多い４方向に補助用車輪４を有しており、効果的に管内観察装置８０を９０度エルボ継手１１による３曲がりを通過することを可能にする。図１および図２に示すように、９０度エルボ継手１１の通過時は、図１のような管内通過補助装置１が有る状態と、図２のような無い状態とでは、特に、引き抜き時に管内観察装置８０の姿勢が異なる。図２に示すような管内通過補助装置１無しの状態では、ワイヤ状の牽引部材５で管内観察装置８０が斜めに引張られるので、管内観察装置８０の姿勢が斜めになり、管に引っかかりやすくなって、９０度エルボ継手１１を抜けにくくなってしまう。図１に示すように、管内通過補助装置１を使用すると、ワイヤ状の牽引部材５の引張り方向を管の軸線方向に近くなるように緩和することができるため、管内観察装置８０の姿勢を管軸に平行近くに保つことができ、９０度エルボ継手１１の部分を抜けやすくすることができる。
【００２２】
管内通過補助装置１では、コイルばね２に比較して剛性が大きい牽引部材５は曲がり難いので、コイルばね２の部分で曲がりを大きくして管内観察装置８０が斜めに引張られにくくすることができる。また、補助用車輪４も、斜めに引張る角度を管軸に平行に近くする働きがある。
【００２３】
図３および図４は、管内通過補助装置１の外観を、側面視および斜視してそれぞれ示す。中継部材３に対して、補助用車輪４は、図１や図６の管内観察装置８０のように３方向よりも多い４方向に設けられている。５方向以上にしてもよいことはもちろんである。コイルばね２で管内観察装置８０に接続する先端には、接続具２１が設けられ、管内観察装置８０の接続具９１，９２の両方に接続可能である。実際に使用する場合は、接続具９１または接続具９２のいずれか一方に接続する。接続する位置によって、観察フード８３の位置を索引部材５側にするか、索引部材５から離れる側にするかを選択することができる。管内で観察対象となる溶接線などの位置に応じて接続具９１，９２を選択すればよい。コイルばね２で接続具２１が設けられていない側の端部は、中継部材３の一端に接合される。中継部材３は、管の軸線方向にほぼ平行な姿勢で使用され、他端には牽引部材５を接続するための接続具２２が設けられる。
【００２４】
中継部材３の周囲には、Ｌ字状のブラケット２５が４組配置され、隣接する２組のブラケット２５の腕は、放射状に径方向外方に伸びる。ブラケット２５の腕の先端には、補助用車輪４が装着される。各補助用車輪４には、回転軸受を介して車軸２６が挿入される。車軸２６の両端は、ブラケット２５の腕の先端を貫通し、Ｅ止め輪２７で抜け止めがなされる。組立てた状態の４組のブラケット２５は、回転軸受によって、軸線まわりに回転自在に、中継部材３を支持する。これによって、牽引部材５で引張り力ばかりではなく、トルクも管内観測装置８０まで伝達することができ、カメラ８２や観察フード８３の向きを周方向に変化させて、管の内周面全体を観察することができる。
【００２５】
図１に示すように、補助用車輪４は、管の内周面に全部同時に接触しないで、一部のみが接触するように、径方向の突出長さが管内観察装置８０の車輪８４に比較して小さくなるようにしている。これによって、９０度エルボ継手１１などの曲がり部の通過を容易にすることができる。
【００２６】
図５は、管内観察装置８０の後部に、本実施形態の管内通過補助装置１を取付ている状態の外観を示す。このような組合せを、図７に示すような、９０度エルボ継手８１ａ，８１ｂ，８１ｃを３つ含む曲がり部９５を有する鋼管内に挿入したところ、３曲がり先の直管９６ｃの内部を充分に観察し、直管９６ａ側から引き戻すことが可能であることを確認している。図１の管内通過補助装置では、呼び径１００Ａの管の９０度エルボ継手１１に合せて、コイルばね２の長さを決め、管内観察装置８０が直管１３から９０度エルボ継手１１にさしかかるときに、補助用車輪４が９０度エルボ継手１１の中央に位置するようにしている。この管内通過補助装置１は、呼び径８０Ａから２００Ａの管に用いることが可能であると確認されている。さらに管内通過補助装置１の大きさを変えれば、大口径側にも小口径側にも対向させることができる。
【００２７】
管内観察装置８０は、鋼管溶接部で、管内部にカメラを挿入し、溶接による裏波の様子を観察するために使用することができる。１回の挿入でエルボ継手を通過することができる数が少ないと、一度に溶接することができる箇所の数が少なくなるので、効率が落ちてしまう。また、管の敷設現場では、予め内作場で作った管を溶接しているので、３曲がり以上カメラを通過させないと、カメラで見ることができない箇所は、検査費用の高いＸ線検査を行う必要があり、コスト面でのメリットが出ない。本実施形態の管内通過補助装置１を使用すれば、現場での溶接検査でも、管内観察装置８０などのカメラを使用することができるようになり、検査費用を削減することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の管内通過補助装置１は、カメラでの管内観察ばかりではなく、たとえばリモートフィールド渦流探傷法など、他の方法による探傷や計測にも使用することができる。対象となる管は、都市ガスや水道水などの流体を輸送する管や、熱交換器の伝熱管など、各種工場プラントで使用する管に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、牽引部材によって、中継部材およびコイルばねを介して管内作業装置を開口端側に引き戻す際に、９０度エルボ継手などの曲がり部で、管内作業装置に作用する引張り力は、管の内周面よりも軸芯に近い位置から作用させることができる。管の軸線方向に引張る成分が多く、管の径方向に引張る成分は少なくなるので、管内作業装置を円滑に移動させることができる。管内通過補助装置を使用しないで、直接管内作業装置を引張ると、９０度エルボ継手を通過する部分では、９０度エルボ継手の曲率半径の内方となる側の内周面に接触しながら、管内作業装置を管の径方向に引張ることになり、管の径方向に作用する力の成分が大きくなって、円滑に移動させることが困難になってしまう。
【００３０】
また本発明によれば、エルボ継手が管の径に対して標準化されていれば、コイルばねの長さをエルボ継手の形状に従って、作業用車輪がエルボ継手の直前の位置に達する段階で補助用車輪がエルボ継手の中央に位置するように定め、管内作業装置を管の軸線方向に引張る力が大きい状態で牽引することができる。
【００３１】
また本発明によれば、牽引部材として弾性ワイヤを用い、管内作業装置を管内に容易に挿入することができる。弾性ワイヤに回転トルクを与えると、中継部材を介して管内作業装置に容易に伝達することができ、管の開口端の外部から管内作業装置を軸線まわりに回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である管内通過補助装置１の概略的な構成を示す簡略化した側面図である。
【図２】図１の管内通過補助装置１を使用しないで、管内観察装置８０を直接牽引する場合の問題を示す簡略化した側面図である。
【図３】図１の管内通過補助装置１の外観を側方から示す図である。
【図４】図１の管内通過補助装置１の外観を斜め方向から示す図である。
【図５】図１の管内通過補助装置１を管内観察装置８０に接続している状態を示す図である。
【図６】管内観察装置８０の構成を示す側面断面図である。
【図７】３つの９０度エルボ継手を含むの曲がり部９５の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　管内通過補助装置
２　コイルばね
３　中継部材
４　補助用車輪
５　牽引部材
１０　曲がり管路
１１　９０度エルボ継手
１２，１３　直管
２１，２２　接続具
【図１】
2004084728.tif 000003
【図２】
2004084728.tif 000004
【図３】
2004084728.tif 000005
【図４】
2004084728.tif 000006
【図５】
2004084728.tif 000007
【図６】
2004084728.tif 000008
【図７】
2004084728.tif 000009