JPH01265110A - 管路の検査装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は地中に埋設された管路の敷設状態を計測するた
めの管路の検査装置に関するものである。

〈従来の技術〉 今日、都市生活の発展に伴い、地中には上水道管、下水
道管、ガス管或いは電線配管等の各種の管路が敷設され
、或いは敷設されつつある。これ等の管路は、単位長さ
のヒエーム管或いは鉄管等を予定敷設線に沿って連続し
て埋設することにより構成されている。

前記管路は、敷設後の時間経過に伴い管路内を流れる流
体の影響により管壁が劣化し、或いは管路周囲の土庄の
影響により管路の一部が陥没して流体が漏洩したり、ま
たは地盤に含まれた水分が管路内に浸入したりすること
がある。

このため前記管路が敷設された後、定期的に内部検査を
実施して管路の状態を調査し、該調査結果に応じて管路
内部の補修、或いは再敷設等適切な処置を採ることが必
要とされている。

また前記管路内の流体を分配するために、或いは下水道
にあっては下水を管路内に集中するために、該管路の管
壁には任意の位置から複数の枝管が分岐している。この
ため例えば管路の内部にプラスチックライニング等によ
る補修を施す際には、予めこれ等の枝管の位置を検出し
、管路の補修終了後前記枝管を管路と連通ずることが必
要である。

また管路の敷設工事中或いは敷設後、該管路が予定敷設
線と一致して敷設されているか否かについて検査するた
めに、該管路の敷設状態、即ち管路の敷設方向及び俯角
等を検査すること力５行われている。

前述した管路の検査は、管路の内径が充分大きい場合に
は検査員が管路内部に入って行うことが可能であるが、
管路の内径が小さい場合には検査員が内部に入ることが
出来ない、このため遠隔操作のもとに管路内部を検査す
ることが出来る検査装置を開発することが要求されてい
る。また管路の内径が大きく、検査員が内部に入って検
査を行゛うことが可能であっても該検査に要する時間が
大きく、このためにも前記検査装置の開発が急がれてい
る。

本件出願人は上記要求を満たすための管路の検査方法と
、検査装置とを開発し既に特許出願している（特願昭６
２−６５８４３号等）。

また管路に形成した枝管の位置を検出するための検出装
置としては、例えば実公昭６１−３５３７０号公報に示
される技術が開発されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記特願昭６２−６５８４３号に示す技術は、敷設工事
中の管路や敷設直後の管路を検査する場合、或いは直線
性が保持されている管路を検査する場合には非常に有効
である。然し、管路の一部に極端な陥没箇所が発生し、
該位置に於いてスクリーンに基準となるレーザービーム
を照射し得ないような場合、或いは前記陥没位置に水が
溜まり検査装置が水没する場合には該位置の検査を行う
ことが出来ない。

また前記実公昭６１−３５３７０号公報に示す技術は、
管路内の枝管位置を検出する際に有効であるが管路の敷
設状態、即ち管路の敷設方向及び俯角等を検査すること
が出来ない。

本発明の目的は、管路の敷設方向及び俯角更に枝管位置
の検出を行うことが出来る管路の検査装置を提供するこ
とにある。

＜ｔｉＢを解決するための手段〉 上記課題を解決するために、本発明の管路の検査装置は
、管路内に配置される台車と、前記台車を管路の長手方
向に移動させるための駆動手段と、前記台車の移動距離
を検出するための一距離検出手段と、前記台車の進行方
向に対する水平方向の変位を・検出するための水平変位
検出手段と、前記台車の進行方向に対する垂直方向の変
位を検出するための垂直変位検出手段と、前記台車の鉛
直方向に対する傾斜を検出するための傾斜検出手段とに
より構成されるものである。

また他の管路の検査装置は、前記検査装置に於いて、台
車に、管路の内面を撮影するための撮影手段と、前記撮
影手段を管路の円輿方向に回転させるための第１Ｎ動手
段と、前記撮影手段を管路の長手方向に旋回させるため
の第２駆動手段とを設けて構成されるものである。

く作用〉　　　　　　　′ 上記手段によれば、駆動手段により駆動されて管路内を
長手方向に移動する台車の移動距離を検出し、且つ進行
方向に対する台車の水平方向の変位と、垂直方向の変位
と、鉛直方向に対する傾斜とを夫々独自に検出すること
が出来る検出手段を設けたので、前記台車を管路の長手
、方向に移動することによって、管路内の任意の４位置
に於ける台車の岬直方向に対する傾斜を計測することが
出来、また該位置に於ける台車の進行方向に対する水平
方向の変位と垂直方向の変位とを計測することが出来る
。そして前記管、路内の任、意の位置に於いて計測した
台車の水平方向の変位データと垂直方向−の変位データ
と鉛直方向に対する傾斜データにより台車の該位置に於
ける三次元的姿勢を知撃とが出来、これ等のデータを管
路の長手方向に所定のピンチで、或いは任意のピッチで
採取してデータ処理することにより管路の三次元的姿勢
を知ることが出来る。

即ち、管路内の任意位置にある台車の長手方向の軸は、
該管路の軸心と平行であるとして差支えなく、従って該
位置に於ける台車の三次元姿勢を検出すると、この検出
データによって導かれる台車の姿勢は、そのまま該位置
に於ける管路の姿勢として認識することが出来る。

また台車に管路内面を撮影するための撮影手段を搭載す
ると共に、該撮影手段を第１．第２駆動手段によって管
路の円周方向及び長手方向に旋回可能に設けたので、管
路の長手方向に台車を移動しつつ管路内面を撮影するこ
とが出来る。そして台車の距離検出手段からの距離デー
タ及び傾斜データと撮影手段からの画像とを比較するこ
とにより、枝管或いは管路内にある障害物の位置及び方
向等を知ることが出来る。

〈実施例〉 以下上記手段を適用した管路の検査装置の一実施例につ
いて図を用いて説明する。

第１図は検査装置の断面説明図、第２図はその平面図、
第３図は第１図の左側面図である。

図に於いて、台車Ａは複数の筐体を水密状態に締結する
ことにより構成されている。

前記台車への端部には、駆動手段となる駆動モーター１
が固着され、また台車への側面には複数の車輪２が回転
可能に設けられている。そして前記駆動モーター１の回
転をギヤＩａ、ｌｂ及びベベルギヤｌｃ、ｌｄを介して
車輪２に伝達することにより、台車Ａを管路の長手方向
に移動し得るように構成されている。

前記車輪２は管路内径の大小に関わらず管路の内面を確
実に捉えることが出来るように半球状に形成されている
０本実施例では、台車Ａに前記した半球状の車輪２を８
個設け、これ等の車輪２と前記駆動モーター１との間を
ギヤ１ａ〜１ｄ及びチェノ１ｅを介して連結することに
より、全部の車輪２を駆動モーターｌによって駆動し得
るように構成されている。

また台車への端部には、ワイヤ３が固着されている。こ
のワイヤ３は第４図に示すように、台車Ａと巻取ドラム
４との間に設けた距離検出手段となるエンコーダ５を駆
動するためのものであり、該エンコーダ５により台車Ａ
の移動距離を検出するものである。

このためワイヤ３は巻取ドラム４に巻き付けられると共
に、ローラ３ａ、３ｂ及びエンコーダ５の軸に固着した
ブー＋Ｊ　５　ａに巻回されている。またこのワイヤ３
には巻取ドラム４により張力が付与されている。このよ
うにワイヤ３に張力を付与することにより、ワイヤ３は
台車Ａと巻取ドラム４との間で弛みを発生することが無
く、また台車Ａの移動に応じて巻取ドラム４から繰り出
され、或いは巻取ドラム４に巻き取られるように構成さ
れている。

前記エンコーダ５は、台車Ａが移動し該移動に伴ってワ
イヤ３の繰り出し、或いは巻き取りが行われると、該ワ
イヤ３の移動に伴ってプーリ５ａが回転してパルス信号
を発生するものである。そしてこのパルス信号を電線５
ｂを介して制御盤６に伝達して積算することによって、
台車Ａの移動距離を計測するものである。

また台車Ａの移動距離を計測する場合、駆動モーター１
の回転を検出して行うことも可能である。

この場合には、駆動モーター１の回転をエンコーダによ
り検出すると共に、ギヤｌａ、ｌｂのギヤ比及び車輪２
が管路と接触する部分の径とを加味して演算すれば良い
。

然し、車輪２と管路との間に滑りが発生する虞の有る場
合には、駆動モーター１の回転を検出して台車Ａの移動
距離を計測した場合、その計測値に対する信頼性が低く
、前述の如く台車Ａの移動距離をワイヤ３を介して計測
する場合の方が計測値に対する信頼性が高い、このため
台車Ａの移動距離を計測する場合には、台車Ａの実際の
移動をワイヤ３の移動に置き換えて検出することが好ま
しい。

前記台車Ａの所定位置には、該台車Ａの進行方向に対す
る台車Ａの水平方向の変位を検出するための水平変位検
出手段となるジャイロスコープ７が、台車への長手方向
軸であるＸ軸、及び台車Ａの水平方向軸であるｙ軸に平
行に固着されている。

このジャイロスコープ７による台車Ａの水平方向の変位
、即ちｘ−ｙ座標上での変位を検出する検出原理は良（
知られているものである。

即ち、ジャイロスコープ７の軸を基準軸とし、管路内を
長手方向に移動する台車Ａの任意位置に於ける前記基準
軸に対する水平方向の変位を検出することにより、該位
置に於ける台車Ａの水平方向の向きを知ることが出来る
。従ってジャイロスコープ７の軸を管路の中心線と平行
に設定することにより、管路内の任意位置に於ける台車
Ａの水平方向の向き、即ち管路の水平方向の蛇行を検出
することが出来る。

前記台車への所定位置には、該台車Ａの進行方向に対す
る台車Ａの垂直方向の変位を検出するための垂直変位検
出手段となる傾斜センサー８が台車Ａの垂直方向軸であ
るｚ軸、及びＸ軸に平行に固着されている。

前記傾斜センサー８としては、例えば公知の傾斜計、或
いは加速度計等のセンサーを使用することが可能である
。このため例えば傾斜センサー８として傾斜計を用いる
場合には、傾斜計の内部に設けた振子の回動方向を台車
ＡのＸ軸と平行にして設けられている。

前記傾斜センサー８は、台車Ａの垂直方向の変位、即ち
ｘ−ｚ座標上での変位を検出するためのものである。従
って管路内の任意位置に於いて、傾斜センサー８によっ
て台車Ａの垂直方向の変位を検出することにより、該位
置に於ける台車ＡのＸ軸に対する倒れを検出することが
出来る。これにより管路の俯角を知ることが出来る。

前記台車Ａの所定位置には、該台車Ａの鉛直方向に対す
る傾斜を検出するための傾斜検出手段となる傾斜センサ
ー９が台車への２軸、及びｙ軸に平行に固着されている
。

前記傾斜センサー９としては、例えば公知の傾斜計、或
いは加速度計等のセンサーを使用することが可能である
。

前記傾斜センサー９は、台車Ａのｙ−ｚ座標上での変位
、即ち台車Ａの管路の円周方向に対する傾斜を検出する
ためのものである。このため傾斜センサー９として傾斜
針を用いる場合には、傾斜計の内部に設けた振子の回動
方向を台車Ａのｙ軸と平行にして設けられている。

上述のジャイロスコープ７及び傾斜センサー８゜９から
の信号は、図示しない電線により台車Ａの端部に固着し
たコネクタｌＯと接続され、該コネクタ１０と制’Ｉｎ
！１６との間に設けられた多芯ケーブル１１により制御
盤６に伝達されている。

前記多芯ケーブル１１はケーブルドラム１２に巻き付け
られており、台車Ａの移動に伴って適宜繰り出し、或い
は巻き取られるように構成されている。

また前記制御盤６には、エンコーダ５．ジャイロスコー
プ？、（ｌＩ斜センサー８．９からの信号を表示するた
めの表示器が設けられている。即ち、エンｊ−ダ５から
のパルス信号を積算して台車Ａの移動距離を表示するた
めの表示器５ｃ、ジャイロスコープ７により検出した台
車への水平方向の変位を表示するための表示器７ａ１傾
斜センサー８により検出した台車Ａの垂直方向の蛯位を
表示するための表示器８　ａ　ｓ及び傾斜センサー９に
より検出した台車Ａの鉛直方中に対する傾斜を表示する
ための表示器９ａが夫４．設けられている。

また前記制御盤６には、姦述する撮影手段により撮影し
た管路内の画像を映写するモニター３ｂ、及び撮影手段
の方向を表示器るための表示器１７ａ。

１９ａが設けられている川 また前記台車Ａの端部ｄは、管路の内面を福影するため
゛の撮影手段となるカメラ１３が突出して設けられると
共に、該カメラ１３を管路の円周方向に回転させるため
の第１駆動手段となる駆動モーター１４Ｊ及びカメラ１
３を管路の長手方向に旋回させるための第２駆動手段と
なる駆動モーター１５が設けられている。

前記カメラ１３は、駆動モーター１４によって駆動され
るシリンダー１６の先端に設けられ、且つ該シリンダー
１６の内部に設けた駆動モーター１５により旋回し得る
ように構成されている。

前記駆動モーター１４はカメラ１３を管路の円周方向に
所定角度範囲内（本実施例では１８０度）に往復回転さ
せるものである゛、このため前記駆動モーター１４とし
て可逆モーターが用いられている。

また前記駆動モーター１４は台車へに固着されると共に
、該駆動モーター１４０回転を減速機構１４３により減
速して出力ギヤ１４ｂを所定回転数で回転し得るように
構成されている。またこの駆動モーター１４にはエンコ
ーダ１７が接続されており、咳エンコーダ１７により駆
動モーター１４の回転を検出し得るように構成されてい
る。そして該エンコーダ１７によって駆動モーター１４
の回転を検出し、この回転に応じたカメラ１３の管路の
円周方向に対する回転角度を検出するものである。

前記シリンダー１６は、軸受１６ａを介して台車Ａに回
転可能に支承されている。このシリンダー１６の端部に
はギヤ１６ｂが固着され、該ギヤ１６ｂを前記出力ギヤ
１４ｂに歯合することにより駆動モーター１４０回転が
伝達されている。

またシリンダー１６に固着したブラケット１６ｃには、
駆動モーター１５が固着されている。この駆動モーター
１５はカメラ１３を管路の長手方向に所定角度範囲内（
本実施例では２７０度）に往復旋回させるだめのもので
ある。このため前記駆動モーター１５として可逆モータ
ーを用いている。

前記駆動モーター１５０回転は減速機構１５ａにより減
速され、ベベルギヤＬ５ｂを介してプーリ１５ｅに伝達
され、該ブー１月５Ｃに装着したタイミングベルト１５
ｄを介して軸１５ｅを旋回し得るように構成されている
。この軸１５ｅはシリンダー１６の先端に設けたフォー
ク状のアーム１８に旋回可能に支承されている。そして
この軸１５ｅにカメラ１３を固着することにより、カメ
ラ１３を駆動モーター１５により管路の長手方向に旋回
するものである。

前記駆動モーター１５にはエンコーダ１９が接続されて
おり、該エンコーダ１９により駆動モーター１５の回転
を検出し得るように構成されている。そしてエンコーダ
１９によって駆動モーター１５の回転を検出し、この回
転に応じたカメラ１３の管路の長手方向に対する旋回角
度を検出するものである。

前記カメラ１３は、複数の光電変換素子例えばＣＣＤを
整列させて構成したＣＯＤカメラを用いている。またカ
メラ１３を挟んで管路内面を照射するためのライト１３
ａが設けられている。

前記エンコーダ１７．１９の信号は、多芯ケーブル１１
により制御盤６に伝達され、該制御盤６に設けた表示器
１７ａ、１９ａに表示される。即ち、駆動モーター１４
によるカメラ１３の円周方向の回転角度は表示器１７ａ
に表示され、駆動モーター１５によるカメラ１３の管路
の長手方向に対する旋回角度は表示器１９ａに表示され
る。

また前記カメラ１３によって逼影された管路内面の画像
は多芯ケーブル１１により制御ｍ６に伝達され、該制御
Ｉ！ｉ１６に設けたモニタ１３ｂに映写される。

次に上記の如く構成した検査装置により管路を検査する
場合について説明する。

第４図は地中に埋設された管路に台車Ａを配置して検査
する際の側断面の説明図、第５図はその平断面の説明図
である。

図に於いて、管路の途中に設けた開口部としてのマンホ
ール２０から台車Ａを管路内に挿入配置し、この台車Ａ
と制御盤６とを多芯ケーブル１１により電気的に接続す
る。また台車Ａの管路内の移動距離を検出するために、
該台車Ａに固着したワイヤ３をエンコーダ５を介して巻
取ドラム４と接続する。そして制御盤６に設けた操作ス
イッチ２１ａをＯＮすると、エンコーダ５．ジャイロス
コープ７゜傾斜センサー８，９が夫々独自に所定の検出
を開始し、その検出データを表示器５ｃ、７ａ、８ａ。

９ａに表示する。

次に操作スイッチ２１ｂをＯＮすると、駆動モーターｌ
が回転を開始して台車Ａは管路内を長手方向に移動する
。この台車への管路内の移動に伴い、エンコーダ５は台
車Ａの移動距離を検出してその距離データを表示器５Ｃ
に表示する。またジャイロスコープ７は台車Ａの水平方
向の変位を検出してその変位データを表示器７ａに表示
し、傾斜センサー８は台車Ａの垂直方向の変位を検出し
てその変位データを表示器８ａに表示し、更に傾斜セン
サー９は台車Ａの鉛直方向に対する傾斜を検出してその
傾斜データを表示器９ａに表示する。上記した各センサ
ーによる検出データの表示は夫々のセンサーが独自に行
うものであり、操作者はそのデータを読み取りつつ台車
Ａの移動を操作するものである。従って、管路の任意の
位置に於いて操作者は操作スイッチ２１ｂをＯＦＦして
台車Ａを停止させ、この位置に於ける前記各センサーの
表示データを読み取ることにより、該位置に於ける管路
の姿勢を知るものである。

また操作スイッチ２１ＣをＯＮすると、駆動モーター１
４が回転してカメラ１３は管路の円周方向に回転する。

同時に操作スイッチ２１ｄをＯＮすると、駆動モーター
１５が回転してカメラ１３は管路の長手方向に旋回する
。更に操作スイッチ２１ｅをＯＮすると、ライト１３ａ
が点灯し、カメラ１３が撮影を開始する。

カメラ１３によって撮影された管路内面の画像はモニタ
１３ｂに映写される。カメラ１３が管路から分岐した枝
管２２を撮影すると、カメラ１３を該枝管２２に対向さ
せるようにモニタ１３ｂを監視しつつ操作スイッチ２１
ｃ、２１ｄにより操作すると共に、台車Ａを枝管２２の
位置まで移動する。そしてカメラ１３が枝管２２に対向
した位置に於けるエンコーダ５の距離データと、エンコ
ーダ１７によるカメラＩ３の管路の円周方向の角度デー
タと、傾斜センサー９による台車Ａの鉛直方向に対する
傾斜データとを読み取り、これ等のデータによって管路
から分岐された枝管２２の位置及び方向を知ることが出
来るものである。

また管路内の一部に陥没箇所２３が発生している場合、
台車Ａが管路内を移動して該陥没箇所２３に至ると、傾
斜センサー８により検出される台車Ａの垂直方向の変位
データが変化することにより、該陥没箇所２３の位置を
知ることが出来る。即ち、傾斜センサー８による変位デ
ータとエンコーダ５による台車Ａの距離データとを読み
取り、これ等のデータから管路の陥没位置、陥没長さ、
及び傾斜角度等を知ることが出来る。

また前記陥没箇所２３に水が溜まり台車Ａが水没した状
態になっても、該台車Ａは管路に沿って移動することが
出来、このため管路の姿勢を連続して検出することが出
来る。また台車Ａが水密状に形成されることから、内部
に水が浸入することもない。

また第５図に示すように管路の一部に蛇行が発生してい
る場合、台車Ａが該蛇行部２４に至ると、ジャイロスコ
ープ７により検出される台車Ａの水平方向の変位データ
が変化することにより該蛇行部２４の位置を知ることが
出来る。即ち、ジャイロスコープ７による変位データと
エンコーダ５による台車Ａの距離データを読み取り、こ
れ等のデータから管路の蛇行部２４の位置、長さ、及び
蛇行角度等を知ることが出来る。

上記の如くして台車Ａを管路の全長にわたって移動させ
、該管路内を所定ピッチで或いは任意の位置で計測する
ことにより、計測位置に於ける管路の姿勢及び枝管の分
岐位置及び方向、更に管路内面の状態を知ることが出来
る。そして計測位置に於けるＩ測データに−づいて作図
することにより、管路の敷設状態を知ることが出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明の検査装置は、管路
内に配置される台車の移動距離、及び台車の三次元姿勢
を検出することにより台車の姿勢を管路の姿勢として認
識して管路の敷設状態を計測するものであり、台車の外
部に管路を計測するための基準となる手段を必要としな
い、従って管路の検査を行うに際し、該管路内に台車を
配置して該台車を移□動することのみで管路の検査を行
うことが出来る。このため管路を検査するための段取が
容易となり、且つ検査時間を短縮することが出来る。

′また管路内に陥没箇所が発生し、台車がこの陥没箇所
に於ける水溜まりに水没しても、台車に設けた検出手段
は独自に所定の検出を行うことが出来、このため該陥没
箇所の検査を行うことが出来る。

また台車に撮影手段を設け、この撮影手段を管路の円周
方向及び長手方向に夫々回動じ得るように構成した場合
には、管路内面の状態を画像により検査することが出来
、また管路から分岐した枝管の位置及び方向を知ること
が出来る等の特徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は検査装置の断面説明図、第２図はその平面図、
第３図は第１図の左側面図、第４図は地中に埋設された
管路に台車Ａを配置して検査する際の側断面の説明図、
第５図はその平断面の説明図である。 Ａは台車、ｘ、ｙ、ｚは台車の軸、１．１４．１５は駆
動モーター、２は車輪、３はワイヤ、５．１７゜１９は
エンコーダ、６は制御盤、７はジャイロスコープ、８．
９は傾斜センサー、１１は多芯ケーブル、１３はカメラ
、１３ａはライト、１３ｂはモニタ、１６はシリンダー
、５ｃ、？ａ、８ａ、９ａ、１７ａ、１９ａは表示器、
２１８〜２１８は操作スイッチである。 特許出願人　　株式会社　イセキ開発工機特許出願人　
　根本企画工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）管路内に配置される台車と、前記台車を管路の長
   手方向に移動させるための駆動手段と、前記台車の移動
   距離を検出するための距離検出手段と、前記台車の進行
   方向に対する水平方向の変位を検出するための水平変位
   検出手段と、前記台車の進行方向に対する垂直方向の変
   位を検出するための垂直変位検出手段と、前記台車の鉛
   直方向に対する傾斜を検出するための傾斜検出手段とに
   より構成したことを特徴とする管路の検査装置。
2. （２）請求項（１）記載の管路の検査装置に於いて、台
   車に、管路の内面を撮影するための撮影手段と、前記撮
   影手段を管路の円周方向に回転させるための第１駆動手
   段と、前記撮影手段を管路の長手方向に旋回させるため
   の第２駆動手段とを設けたことを特徴とする管路の検査
   装置。