JP6097617B2

JP6097617B2 - 管内径変位測定機及び管内径の変位測定方法

Info

Publication number: JP6097617B2
Application number: JP2013072174A
Authority: JP
Inventors: 礼位齋藤
Original assignee: 株式会社シーウェイエンジニアリング
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: JP2014196935A

Description

本発明は、例えば下水道管や農業用排水管等で、内径が約３５０〜９００ｍｍ程の検査員が管内に入ることが不可能な小口径管の径方向変位を管外から正確に測定するための管内径変位測定機及び管内径の変位測定方法に関する。

地盤に埋設して配設してある下水道管や農業用排水管は、車輌の通行による地盤の振動、土圧、洪水や地震等による地盤の変形といった種々の外圧を受けることで部分的に変形し、その直径が変位する事態が生じる。変形した管は強度性が大きく低下するし、変形部位に亀裂が入って漏水の原因になるといった問題が生じる。
埋設管の変形の有無を調べる場合、大口径管は検査員が管内に入れるので問題は無いが、直径１，０００ｍｍ以下の検査員が入ることのできない小口径管については、管内で移動しながら管内径の変位を計測するための管内径変位計測装置が提案されている（特許文献１）。この計測装置は、変位センサをステッピングモータで軸管まわりに微調整回転させ、ステッピングモータの載置台の管軸直交平面内における傾きを角度センサで検出し、載置台を送り制御手段によって管内の管軸方向の任意位置に挿入するように構成したものである。

実公平４−３４４０４号公報

上記した特許文献１の技術は、変位センサをステッピングモータで微調整回転させて管内径を計測する方法であるため、計測の作業効率が悪いという欠点がある。また、管内底側に滞水している被計測管については計測にレーザーセンサは使用できない、他のセンサを用いても高い精度は得られないといった欠点がある。

本発明は上述した従来技術の諸欠点に鑑みなされたもので、検査員が入れない小口径管の内径の変位測定に有用であり、管の底側に滞水していてもレーザーセンサを使用して高精度の測定ができる管内径変位測定機及び管内径の変位測定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために構成した請求項１に係る本発明の管内変位測定機は、被計測管の内面上を軸方向に転動する走行車輪を左右に設け、内側に開口部を形成した台車と、該台車の開口部内に出入可能に嵌合する機器搭載体台と、該機器搭載台に設けられ、前記被計測管の内面下側を転動する鉛直変位用車輪と、前記機器搭載台に搭載され、前記被計測管の当初内径の略中心に位置して鉛直方向上側半径を計測する鉛直半径検出センサ及び水平方向半径を計測する左右一対の水平半径検出センサと、前記台車又は機器搭載台に搭載され、該各センサが検出したデーターを前記被計測管の外部に配置する受信機に送信するデーター送信機とから構成してなる。

そして、前記鉛直半径検出センサは、前記機器搭載台に対して高さ方向に変位可能に設けるとよい。

また、前記左右一対の水平半径検出センサは、前記台車に対して高さ方向及び水平方向に変位可能に設けるとよい。

また、前記機器搭載台には、前記被計測管の内面上を転動する測距用車輪と、該測距用車輪の回転数を検出するカウンターとからなる移動測距器を設けるよい。

更に、前記台車は、自走、牽引又は押動のいずれかの方法で移動可能に構成するとよい。

また、請求項１記載の管内径変位測定機は、前記被計測管内で前記台車を軸方向に移動させ、かつ周方向に回動して縦方向中心線を鉛直状態に維持する駆動車と連結する構成にするとよい。

更に、請求項７に係る本発明を構成する手段は、被計測管の内面下側の鉛直線上を転動する鉛直変位用車輪を有する機器搭載台を遊嵌した台車を軸方向に移動させ、前記機器搭載台に搭載して前記被計測管の当初内径の略中心に位置させた鉛直半径検出センサにより検出して得られた内径計測値と当初内径との差から該被計測管の鉛直方向内径変位量を測定し、該被計測管の当初内径の略中心に位置させた左右一対の水平半径検出センサにより該被計測管の水平方向半径を計測することにより、被計測管の鉛直方向及び水平方向の内径変位量を測定する方法からなる。

本発明は上記の如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）鉛直線上車輪を設けた機器搭載台に対して台車を昇降可能に構成し、鉛直半径検出センサと水平半径検出センサによって被計測管の内径を計測するようにしたから、３方向の計測で被計測管の鉛直方向及び水平方向の内径変位を計測することができる。
（２）上記１の理由により、底側に滞水している被計測管の鉛直方向内径の変位も正確に測定することができる。
（３）機器搭載台に対して台車は昇降可能に構成し、内径が異なる被計測管の計測時には台車が機器搭載台に対して昇降するようにしたから、１台の測定機で内径の異なる複数の被計測管を計測することができる。
（４）鉛直半径検出センサは、機器搭載台に対して高さ方向に変位可能に設けたから内径が異なる被計測管についても鉛直方向内径の変位を計測することができる。
（５）左右一対の水平半径検出センサは、台車に対して高さ方向及び横方向に変位可能に設けたから、内径が異なる被計測管についても水平方向内径の変位を計測することができる。
（６）機器搭載体には被計測管内での移動距離を計測する移動測距器を設けたから、内径の計測点の位置を正確に把握することができる。
（７）台車は自走、牽引又は押動のいずれかの方法で移動可能に構成することで、被計測管の埋設状況や周囲の状況に応じて被計測管を移動させて測定することができる。
（８）管内径変位測定機は、台車を軸方向に移動させ、かつ周方向に回動して縦方向中心線を鉛直状態に維持する駆動車と連結する構成にしたから、管内径変位測定機自体は軽量かつコンパクトに構成することができ、しかも計測時に正確に鉛直状態に維持することができるから精度の高い測定ができる。

本発明の実施の形態に係る管内径変位測定機の正面図である。管内径変位測定機の平面図である。図５中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢示方向断面図である。管内径変位測定機を構成する台車の平面図である。図３中のＶ−Ｖ矢示方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。図において、１は被計測管５１の内径の変位を計測する管内径変位計測機、２は該管内径変位計測機１を構成し、被計測管５１の内面５１Ａ上を走行する例えばアルミニュウム材等の軽量金属材料からなる台車で、該台車２は平面視で四角形の金属板からなり、中央に略八角形の開口部３Ａを形成した平面視で略ロ字状の基板３と、該基板３の左右側縁から斜め下方に略ハ字状に固着した側板４、４と、該両側板４、４及び基板３に固着した前面板及び後面板５、５と、基板３に固着され、前記開口部３A内の下側左右に略Ｌ字状に突出する支持材６、６と、後板５に突設した一対の連結部材７、７とから構成してあり、該支持材６の受け部６Ａにはボス６Ｂが上向きに固着してある。そして、側板４の各々には被計測管５１の内面５１Ａ上を軸方向に沿って走行する３個の走行車輪８、８、８が一列に軸支してある。

９、９は後述する機器搭載台１０に対して台車２を上下方向に変位可能に支持するための一対のガイドロッドを示す。該各ガイドロッド９は前記各支持材６の受け部６Ａのボス６Ｂに下端側を挿嵌した状態で立設してあり、上端にはストップワッシャ９Ａが嵌着してある。

１０は台車２の開口部３Ａに遊嵌した金属製の機器搭載台を示す。１１は該機器搭載台１０を構成する略八角形の板状体からなるテーブルで、該テーブル１１の幅方向両側にはブッシュ挿着穴１１Ａが形成してあり、該ブッシュ挿着穴１１Ａには前記ガイドロッド９が摺動可能に挿通するブッシュ１２が挿着してある。かくして、機器搭載台１０に対して台車２は上下方向に変位可能に連結してある。

１３は機器搭載台１０を構成する車輪支持体で、該車輪支持体１３はテーブル１１の下面中央から下方に突設した角柱状の車輪受けブロック１３Ａと、該車輪受けブロック１３Ａの下面に固着した縦断面略冂字状で前後に横長の車輪ガイド１３Ｂとから構成してある。１４、１４は前後に間隔を置いて該車輪ガイド１３Ｂに軸支された２個の鉛直変位用車輪で、該各鉛直変位用車輪１４は台車１の幅方向中心に配置することで、被計測管５１の内面５１Ａの鉛直線上を走行するようになっている。

１５は台車１の前進及び後退した距離を計測するための距離測定器を示す。該距離測定器１５は２個の鉛直変位用車輪１４、１４の間に配置して車輪ガイド１３Ｂに軸着した計測用車輪１５Ａと、車輪ガイド１３Ｂに取着されて該計測用車輪１５Ａの走行時の回転数を計測するカウンター１５Ｂとから構成してあり、前進或いは後退する時の移動距離を計測する。

１６は機器搭載台１０の略中心に位置して立設した鉛直センサ支持腕で、該鉛直センサ支持腕１６は下端側がＬ字状に屈曲した主柱１６Ａと、該主柱１６Ａの上部側に矢示イ、ロ方向に昇降可能に取着し、図示しない係止手段によって所望の高さに係止可能な支持柱１６Ｂとから構成してある。１７はセンサカバー１７Ａに収納したレーザーセンサからなる鉛直半径検出センサで、該鉛直半径検出センサ１７は鉛直変位用車輪１４の真上である台車１の中心に位置して該支持柱１６Ｂに上向きに設けることにより、被計測管５１の略中心から鉛直方向上側の半径を検出する。

次に、１８、１８は後述する一対の水平半径検出センサ２２、２３の障害にならないように軸心を前後方向に若干変位させてテーブル１１に立設した一対の位置決めロッド、１９は該位置決めロッド１８、１８に矢示イ、ロ方向に昇降可能に支持された機器テーブルで、該機器テーブル１９は平面視で中央部分が前後方向に若干傾斜した長方形の平板からなり、各位置決めロッド１８が摺動可能に挿通する挿通穴１９Ａ（但し、図示せず。）が穿設してある。２０、２０は機器テーブル１９を所望の高さに位置決めするための上下一対のレバー付クランプで、該レバー付クランプ２０は機器テーブル１９を上下から挟むように位置決めロッド１８に摺動可能に挿嵌してある。

２１、２１は機器テーブル１９に設けられ、矢示ハ、ニ方向の水平方向に進退可能なセンサ支持板、２２、２３はセンサカバー２２Ａ、２３Ａに収納して該センサ支持板２１、２１に夫々搭載したレーザーセンサからなる水平半径検出センサで、該水平半径検出センサ２２、２３は被計測管５１の水平方向内面５１Ａの左右の半径を検出する。

２４は台車１に防水ボックスに収容して搭載したアンプユニットを示す。該アンプユニット２４は先端に防水性のケーブルブラインド２５Ａを有する信号・電源ケーブル２５によって鉛直半径検出センサ１７、左右の水平半径検出センサ２２、２３と接続してあり、各センサ１７、２２、２３の検出データをデータ送信機から図示しない受信機に送る機能を有している。

なお、図２、図３において、３１は台車２の連結部材７に係脱する連結アーム３１Ａを有する駆動車で、該駆動車３１は台車２を押動及び牽引することにより進退させ、また周方向に回動して鉛直状態に姿勢を維持するものである。該駆動車３１はバッテリーを駆動源とし、搭載したカメラで後方から台車２の姿勢を検出し、鉛直状態になるように２本のエアシリンダを作動して修正する構成にしてある。また、駆動車３１に配設した図示しない送電ケーブルにより管内径変位測定機１のアンプユニット２４に電源を供給している。

次に、上述の構成からなる本実施の形態に係る管半径変位測定機１の作用について説明する。管内径変位測定機１は、鉛直半径検出センサ１７、左右の水平半径検出センサ２２、２３を被計測管５１の当初内径に基づく鉛直方向及び水平方向の略中心に位置するように昇降及び水平移動させて位置決めする。そして、駆動車３１を連結し、信号・電源ケーブル２５を接続した後、管内径変位測定機１は被計測管５１内に押動することにより矢示ホ方向に前進させる。前進する間、管半径変位測定機１は駆動車３１に搭載したカメラで後方から台車２の姿勢を検出し、鉛直状態になるように２本のエアシリンダを作動して修正する。

また、管半径変位測定機１の管内の前進距離は距離測定器１５の計測用車輪１５Ａの円周とカウンター１５Ｂが検出する回転数から常時把握する。管内径変位測定機１が前進する間、鉛直半径検出センサ１７、水平半径検出センサ２２、２３からレーザー光を３方向の被計測管５１の内面５１Ａに向けて発射して反射光を受光することにより、各センサ１７、２２、２３と内面５１の間の距離を計測する。

そして、被計測管５１内の滞水している底部側に隆起部分が存在して内径が変位している場合でも、鉛直変位用車輪１４が上昇して鉛直半径検出センサ１７も上昇することで鉛直半径検出センサ１７が検出する鉛直半径は所定の値より小さくなり、水に反射するレーザーセンサからなる鉛直半径検出センサによっても鉛直線上の直径が変位した値を測定することができる。水平方向の内面５１Ａの変形も被計測管５１の当初内径を基に水平半径検出センサ２２、２３によってその変位値を測定することができる。

また、本実施の形態に係る管内径変位測定機１は、駆動車３１を後退させながら被計測管５１の内径の変位を測定することも可能で、往復して管内径の変位を測定することでより正確な測定が可能である。

なお、本実施の形態では管内径変位測定機は駆動車３１によって進退させる構成にしたが、自走式に構成してもよいし、バッテリー搭載により電源ケーブルを不要とし、無線にして牽引式に構成してもよい。

２台車
３Ａ開口部
８走行車輪
１０機器搭載台
１４鉛直変位用車輪
１５距離測定器
１５Ａ計測用車輪
１５Ｂカウンター
１７鉛直半径検出センサ
２２、２３水平半径検出センサ
５１被計測管
５１Ａ内面

Claims

被計測管の内面上を軸方向に転動する走行車輪を左右に設け、内側に開口部を形成した台車と、該台車の開口部内に出入可能に嵌合する機器搭載台と、該機器搭載台に設けられ、前記被計測管の内面下側を転動する鉛直変位用車輪と、前記機器搭載台に搭載され、前記被計測管の当初内径の略中心に位置して鉛直方向上側半径を計測する鉛直半径検出センサ及び水平方向半径を計測する左右一対の水平半径検出センサと、前記台車又は機器搭載台に搭載され、該各センサが検出したデーターを前記被計測管の外部に配置する受信機に送信するデーター送信機とから構成してなる管内径変位測定機。
前記鉛直半径検出センサは、前記機器搭載台に対して高さ方向に変位可能に設けてあることを特徴とする請求項１記載の管内径変位測定機。
前記左右一対の水平半径検出センサは、前記機器搭載台に対して高さ方向及び水平方向に変位可能に設けてあることを特徴とする請求項１記載の管内径変位測定機。
前記機器搭載台には、前記被計測管の内面上を転動する測距用車輪と、該測距用車輪の回転数を検出するカウンターとからなる移動測距器を設けてあることを特徴とする請求項１記載の管内径変位測定機。
前記台車は、自走、牽引又は押動のいずれかの方法で移動可能に構成してあることを特徴とする請求項１記載の管内径変位測定機。
請求項１記載の管内径変位測定機は、前記被計測管内で前記台車を軸方向に移動させ、かつ周方向に回動して縦方向中心線を鉛直状態に維持する駆動車と連結するものであることを特徴とする管内径変位測定機。
被計測管の内面下側の鉛直線上を転動する鉛直変位用車輪を有する機器搭載台を遊嵌した台車を軸方向に移動させ、前記機器搭載台に搭載して前記被計測管の当初内径の略中心に位置させた鉛直半径検出センサにより検出して得られた内径計測値と当初内径との差から該被計測管の鉛直方向内径変位量を測定し、該被計測管の当初内径の略中心に位置させた左右一対の水平半径検出センサにより該被計測管の水平方向半径を計測することにより、被計測管の鉛直方向及び水平方向の内径変位量を測定する管内径の変位測定方法。