JP6538457B2 - ツール挿入具及びツール挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管検査用カメラなどのツールを管内に挿入するためのツール挿入具及びツール挿入方法に関するものである。

一般に、配管の内部を検査するためのカメラや、配管の配置角度や位置を計測するためのジャイロスコープ、配管の肉厚を測定するための超音波探触子、ガス管の配管工事をする際にガス管を閉止するためのガスバッグなどのツールは、配管の端部開口から配管内に挿入して使用される。ツールには、挿抜操作用のピアノ線などの線状体を接続し、線状体を挿抜操作してツールを配管内に挿入する。

ただ、配管の内部の突起や、特にエルボ管付近の段差を通過させてツールを挿入する場合、線状体の挿抜操作だけでは、ツールが突起や段差に引っ掛かって、ツールを挿入しにくくなることがある。

これに対して、特許文献１は、線材１０１を螺旋状に構成してなるコイル状のツール挿入具を開示している（図１１参照）。ツール挿入具の前部分は、その他の部分よりも線材２の巻き径が大径に設定された大径部１０２とされ、この大径部１０２にツールＴが収容される。大径部７の後側は、線材１０１の巻き径が徐々に小さくなり、線材１０１の巻き径が大径部１０２よりも小さい小径部１０３が連続形成される。

特許文献１のツール挿入具は、大径部１０２にツールＴの本体を収容すると共に、小径部１０３に線状体を収容し、小径部１０３を持って押し込むようにして、配管に大径部１０２を挿入することができる。さらに、大径部１０２は、その線材１０１を中心軸方向に隙間をあけて螺旋状に構成しており、エルボ管の内面に沿わせて湾曲させつつ挿入する際には、線材１０１の間の隙間に曲げ変形を吸収させて、大径部１０２を容易に湾曲させることができる。

特開２０１３−１３４１５４号公報

ところが、特許文献１のツール挿入具は、線材を螺旋状に構成した螺旋体であり、配管内面が滑り難い状態の場合には、線材の先端が小さな接触面積で配管の内面に食い込むように強く擦れて、管内へのツール挿入具の挿入を阻害するおそれがある。

ツール挿入具は、弾性を有するコイル体であることから、配管内面が滑り難い状態の場合や、配管内に段差がある場合に、ツール挿入具を中心軸周りに回転させながら押し込もうとすると、大径部の先端部分が変形によって管内で拡径することで、ツール挿入具に加えた回転力が減殺されてツール挿入具の挿入が困難になるおそれが生じる。また、ツール挿入具を回転させながら押し込むのに、ツール挿入具の先端まで回転力が伝わるまで時間がかかり、それに伴ってかなりの労力が必要とされていた。

本発明は、螺旋体であるツール挿入具を回転させる必要がなく、また、ツールを容易に配管内に挿入することのできるツール挿入具及びツール挿入方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様としてのツール挿入具は、ツールを管内に挿入するためのものであって、線材を螺旋状に巻回してなる、ツールを収容する螺旋体と、螺旋体の前方に配され、螺旋体に対して相対的に螺旋体の中心軸まわりに回転可能に設けられた回転体とを備え、回転体は、前端面に周方向の段差部が形成されたことを特徴とする。

本態様では、回転体の前端面が管内の段差などに引っ掛かったときに、回転体を中心軸まわりに回転させる。このとき、回転体の回転方向は、回転体の段差部と、管内の段差とが噛み合う方向とする。そして、回転体の段差部と管内の段差とが噛み合った状態から、さらに回転体を回転させることにより、回転する回転体とともに螺旋体が持ち上げられ、前端面の引っ掛かりを外して、螺旋体に管内の段差を乗り越えさせることができ、管内にツールを容易に挿入することが可能となる。

さらに、本態様では、回転体は、螺旋体とは別個に独立して回転可能とされるため、回転体を回転させるために、弾性を有するコイル状の螺旋体を回転させる必要がなく、回転体を効率よく回転させることができる。

回転体を螺旋体とは別個に回転可能とするには、回転体に回転軸が接続され、前記螺旋体に前記回転軸を回転可能に支持する軸支持部材が取付けられ、前記回転軸は、前記軸支時部材に支持された状態で回転軸の他端側が前記螺旋体内に挿入された構成とすることができる。この場合、回転軸は柔軟性を有し、螺旋体の後端まで螺旋体内を挿通された構成にすることもできる。また、螺旋体内にモータが収容され、回転軸がモータに接続された構成とすることも可能である。

軸支持部材の外周面に、螺旋体の線材が螺合可能な螺旋溝が形成された構成とすることもできる。これにより、軸支持部材を螺旋体に容易に取付けることが可能となる。

上記ツール挿入具は、螺旋体にツールを収容し、回転体を回転させながら、ツール挿入具と共にツールを管内に挿入することができる。

以上のとおり、本発明によると、回転体は、螺旋体とは別個に独立して回転可能とされるため、回転体を効率よく回転させることができ、これにより、螺旋体に管内の段差を乗り越えさせることができ、管内にツールを容易に挿入することが可能となる。

第１実施形態のツール挿入具を示す側面図 図１における回転体の正面図 図１における軸支持部材の側面図 図１における軸支持部材の正面図 ツール挿入具を挿入する配管の斜視図 ツール挿入具を挿入した配管の鉛直断面図 Ｔ字管におけるツール挿入具の操作を説明する平断面図 Ｔ字管におけるツール挿入具の操作を説明する縦断面図 第２実施形態のツール挿入具を示す側面図 回転体の変形例を示す側面図 従来のツール挿入具を示す図

［第１実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。図１は、第１実施形態のツール挿入具を示す側面図である。図２は図１で使用される回転体の正面図を、図３は図１で使用される軸支持部材の側面図を、図４は軸支持部材の正面図を、それぞれ示す。

図１〜図４に示すように、ツール挿入具１は、線材２を螺旋状に巻回してなる螺旋体３と、螺旋体３の前方に配された回転体４と、回転体４に接続された回転軸５と、螺旋体３に着脱可能に取付けられ、回転軸５を回転可能に支持する軸支持部材６とを備える。回転体４は、螺旋体３に対して相対的に螺旋体３の中心軸Ｃまわりに回転可能に設けられる。

螺旋体３を構成する線材２は、ばね用鋼材などの例えば断面扁平状のものを螺旋状に巻回して形成される。すなわち、螺旋体３は、コイル状に形成され、フレキシブルで弾性変形により任意の方向に屈曲可能とされる。線材２の表面には必要に応じて潤滑メッキが施される。

螺旋体３の前部分は、その他の部分よりも線材２の巻き径が大径に設定された大径部７とされ、この大径部７にツールが収容される。大径部７の後側は、線材２の巻き径が徐々に小さくなるテーパ部８を介して、線材２の巻き径が大径部７よりも小さい小径部９が連続形成される。

螺旋体３の大径部７に収容するツールとしては、検査用カメラ、配管の配置角度や位置を計測するためのジャイロスコープや配管の肉厚を測定するための超音波探触子などの各種センサ、あるいは、ガス管の配管工事をする際にガス管を閉止するためのガスバッグ等が使用される。なお、ツールの配線や、ツール操作用の線状体はテーパ部８及び小径部９に収容される。

大径部７は、その前側部分が線材を中心軸方向に隙間Ｐをあけつつ螺旋状に構成したコイル状とされると共に、後側部分が線材２を中心軸Ｃ方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状とされている。なお、大径部７の前側部分における線材２の隙間Ｐは、大径部７に求められる湾曲性能に応じて、適宜設定することができる。小径部９は、線材２を中心軸Ｃ方向に隙間なく螺旋状に構成したコイル状とされる。

回転体４及び軸支持部材６は、金属製でもよいが、配管を傷つけるおそれがあることから、本実施形態では配管を傷つけるおそれの小さい合成樹脂を用いて、螺旋体３の大径部７とほぼ同じ外径になるように形成される。回転体４及び軸支持部材６は、両方とも外形がおおよそホイール状に形成される。具体的に、回転体４は、回転リング１１と、その中心に設置されるハブ１２と、ハブ１２と回転リング１１との間に介在する連結部１３とを備える。

軸支持部材６は、固定リング１４と、その中心に設置される軸受部１５と、軸受部１５と固定リング１４との間に介在する細長い形状の連結部１３とを備える。このように、回転体４及び軸支持部材６とも、略ホイール状、すなわち、連結部１３、１３間を空間（開口）１０として確保することにより、この空間１０から、大径部７内に収容されたツールをツール挿入具１の外部に送り出したり、ツールがカメラの場合には、この空間を通じてツール挿入具の前方の配管内の様子を撮影したりすることが可能となる。

回転体４の前端面、すなわち、回転リング１１の前端面は、周方向に移動するにしたがって徐々に前方に出るように傾斜する螺旋状のスロープが形成され、前端面を１周まわったところで、中心軸Ｃ方向に螺旋ピッチ分の段差を有する段差部１６が形成される。回転体４のハブ１２には、回転軸５が接続される。

軸支持部材６の外周面は円周面とされ、そこに螺旋体３の大径部７前端の線材２が螺合可能な螺旋溝１７が形成される。軸支持部材６の軸受部１５は、回転軸５を回転可能に支持する。回転軸５は、螺旋体３内全域、すなわち、螺旋体３の前端から後端まで挿通される。

回転軸５は、柔軟性を備えている。具体的に、回転軸５は、軸支持部材６に支持された状態で、少なくとも軸支時部材６よりも後側に位置する部分が柔軟性を有するものを用いる。螺旋体３の屈曲に追随して回転軸５も屈曲可能とすることで螺旋体３の自由な屈曲を妨げないようにするためである。本実施形態では、回転軸５はフレキシブルシャフトによって構成されている。

回転体４は、軸支持部材６よりも前方で、軸支持部材６から離れた位置に配される。このとき、回転体４と、軸支持部材６との距離は大径部７の前側部分における線材２の隙間Ｐと同じ程度とすれば、回転体４を軸支持部材６に対して屈曲させることが可能となり、ツール挿入具全体としての屈曲性能を良好に維持することができる。

ツール挿入具組み立ての一例について説明する。先ず、あらかじめ回転軸５を螺旋体３内に挿通させた状態で、回転軸５の前端側から軸支持部材６を装着し、回転軸５の前端に回転体４のハブ１２を接続しておく。そして、螺旋体３の大径部７内にツールを収容した後、軸支持部材６を螺旋体３に螺合することで軸支持部材６が螺旋体３に取り付けられ、回転体４が螺旋体３の前方に配置される。なお、回転体４の位置が中心軸Ｃ方向の前後にずれないように公知の軸ずれ防止構造を採用することができる。

次に、上記のツール挿入具１を用いて配管内にツールを挿入するツール挿入方法を説明する。図５に示す配管１８に、その上方の端部開口から回転体を先頭にしてツール挿入具を挿入し、小径部９を持って押し込むことにより、大径部７の前端をエルボ管１９に侵入させる。ツール挿入具１をさらに押し込むことにより、回転体４がエルボ管１９の終端側の段差２１に引っ掛かる（図６参照）。

この状態で、ツール挿入具１に押し込む力を加えながら、螺旋体３（小径部９）の後端から突出する回転軸５を回転させることにより、回転体４を回転させる。このとき、回転体４の回転方向としては、図２の矢印で示すように、回転により回転体４の段差部１６が配管１８の段差２１と噛み合う方向とする。

このように、本発明では、回転軸５を回転させることにより、その回転力をダイレクトに回転体４に伝えることができる。また、回転軸５は周囲を摩擦抵抗の小さい螺旋体３で保護されているため、屈曲した配管内であっても小さい抵抗で効率よく回転体４を回転させることが可能となる。

そして、回転体４の段差部１６と配管１８内の段差２１とが噛み合った状態から、さらに回転体４を回転させることにより、回転体４とともに螺旋体３が段差の上まで持ち上げられ、前端面の引っ掛かりを外して、螺旋体３に配管１８内の段差２１を乗り越えさせることができ、管内にツールを容易に挿入することが可能となる。

このようにして、ツールがツール挿入具１の内部で保護されつつ、ツール挿入具１と共に配管１８内に挿入される。管内に挿入したツールとして、例えば検査用カメラを使用すれば、配管１８の内部を観察することができ、配管１８の内部の検査を容易にすることができる。

また、上記構成のツール挿入具１は、配管１８内が左右に分岐しているような場合に、螺旋体３の進行方向を容易に制御することが可能となる。具体的に、図面を基に説明すると、図７及び図８に示すように、配管１８がＴ字状に形成されており、前方に横管２２が左右に延びる分岐部２３にツール挿入具１が達したとき、先頭の回転体４は、重力を受けて下側部分４ａが横管２２の内面下部に当接する。

その際、図７及び図８に示すように、回転体４を進行方向に向かって右回りに回転させると、回転体４が横管２２内を右方向に転がり、その結果、螺旋体３は横管２２の右側に進入する。図７及び図８に示すのとは反対に、回転体４を進行方向に向かって左回りに回転させると、回転体４は横管２２内を左方向に転がり、螺旋体３は横管２２の左側に進入する。このように、回転体４の回転方向を適宜切り換えることにより、Ｔ字管などの配管１８の分岐部２３において、螺旋体３の進入方向を選択することができる。

［第２実施形態］
図９は、第２実施形態のツール挿入具を示す側面図である。本実施形態では、螺旋体内にモータが収容され、螺旋体内に挿入した回転軸がモータに接続された点が特徴とされ、その他の構成は第１実施形態と同様とされている。

図９に示すように、本実施形態ではモータ２４が螺旋体３の大径部７に収容される。より具体的には、モータ２４は軸支持部材６に固定されており、軸支持部材６の軸受部１５を挿通した回転軸５は、モータ２４に接続される。なお、モータ２４の配線２５（電力供給用及びモータの回転制御用）は、螺旋体３内を挿通させて螺旋体３の後端から外部に導き出す。これによって、外部からモータ２４の回転制御が可能となる。すなわち、回転体４の回転制御をより容易に行なうことが可能となる。さらに、回転軸５を螺旋体３の後端まで螺旋体３内を挿通させる必要がなく、ツール挿入具の構造を簡素化することが可能となる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、第１〜第２実施形態において、回転リング１１の前端面には、全周にわたって螺旋状のスロープが形成されていたが、これに限らず、回転リング１１の前端面は中心軸方向Ｃに対して直交するフラットな面に形成し、周方向の一部に、前方に突出する突起部２６を設けることも可能である。

具体的に、回転体４の変形例を図１０に示す。図示のごとく、本変形例では、環状に形成された回転リング１１の前端面において、周方向の一部にのみ突起部２６を形成している。突起部２６は、少なくとも周方向一端側に段差部１６が形成されていればよく、本変形例では突起部２６の他端側にはスロープ２７が形成されている。

また、第１〜第２実施形態において、回転体４及び軸支持部材６は、ホイール状に形成されているが、これに限らず、円盤状に形成することも可能である。この場合、ツールの必要に応じて、適宜、円盤に開口を形成すればよい。

さらに、第１〜第２実施形態において、回転軸５は全体がフレキシブルシャフトで構成されているが、これに限らず、例えば、回転軸のうち、軸支持部材６よりも後側に位置する部分をフレキシブルシャフトで構成し、回転体４から軸支持部材６に支持されている部分までをフレキシブルシャフトよりも剛性を有する材料で構成することも可能である。これにより、回転体４が配管内の段差２１を乗り越える場合に、回転体４とともに螺旋体３が持ち上げられやすくなり、よりスムーズに段差２１を乗り越え可能となる。

１ ツール挿入具
２ 線材
３ 螺旋体
４ 回転体
５ 回転軸
６ 軸支持部材
７ 大径部
８ テーパ部
９ 小径部
１１ 回転リング
１２ ハブ
１３ 連結部
１４ 固定リング
１５ 軸受部
１６ 段差部
１７ 螺旋溝
１８ 配管
１９ エルボ管
２１ 段差
２２ 横管
２３ 分岐部
２４ モータ
２５ 配線
２６ 突起部
２７ スロープ
Ｐ 隙間
Ｃ 螺旋体の中心軸

Claims (5)

1. ツールを管内に挿入するためのツール挿入具であって、線材を螺旋状に巻回してなる、前記ツールを収容する螺旋体と、前記螺旋体の前方に配され、前記螺旋体に対して相対的に螺旋体の中心軸まわりに回転可能に設けられた回転体とを備え、前記回転体は、前端面に周方向の段差部が形成され、前記回転体に回転軸が接続され、前記螺旋体に前記回転軸を回転可能に支持する軸支持部材が取付けられ、前記回転軸は、前記軸支時部材に支持された状態で回転軸の他端側が前記螺旋体内に挿入されたことを特徴とするツール挿入具。
2. 前記回転軸は、柔軟性を有し、前記螺旋体の後端まで螺旋体内を挿通されたことを特徴とする請求項１に記載のツール挿入具。
3. 前記螺旋体内にモータが収容され、前記回転軸が前記モータに接続されたことを特徴とする請求項１に記載のツール挿入具。
4. 前記軸支持部材の外周面に、前記螺旋体の線材が螺合可能な螺旋溝が形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のツール挿入具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のツール挿入具を用いて管内に前記ツールを挿入する方法であって、前記螺旋体にツールを収容し、前記回転体を回転させながら、ツール挿入具と共にツールを管内に挿入することを特徴とするツール挿入方法。