JPH0518667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ガス管、石油管、上下水道管等の
管内面の状況を調査するためのITVカメラ等及
び管の肉厚調査の測定器等並びに補修溶接等をす
る作業台車を走行台車により管内の所定位置まで
牽引して溶接作業等を行う列車型の管内溶接装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、管路内を走行する台車として、特開昭60
−92951、特開昭58−214845、特開昭59−147260、
実開昭60−188373及び特開昭60−119446等があ
る。

また、管路に曲管が存在する場合の牽引方法と
して、特開昭60−140311、特開昭60−249800及び
実開昭50−125469等がある。

更に、管路の両端を開放するならば、どちらか
一方からエアを吹かして移動させるピグ方式や、
台車の両端にワイヤを取り付け、このワイヤを両
端のウインチ等により巻き、戻しを行ない移動さ
せるワイヤ方式が採用されている。

［解決しようとするか課題］ しかし、上記の従来の管路内を走行する台車
は、管路が直線状の場合には、十分使用可能であ
るが、上下、左右等の曲管が存在する管路には適
用できない。

管路に曲管が存在する場合の牽引方法としての
上記３者の内の前２者の技術は一定のＲを持つた
曲管には対応可能であるが、管を斜め切りした短
管を接続して製作したマイターベンド管には適用
できない。

即ち、一定のＲを持つた曲管の場合は、特開昭
60−140311の第２図に示す車輪３ａ，３ｂの傾き
は小さいので、車輪は管壁との間で微少な滑りを
生じながら方向転換して行く。しかし、例えば、
90°の曲管を30°の切合せ管を３個接続して製作し
たマイターベンド管の場合、管軸の傾きが約30°
となる。この30°の傾きを一度に方向変更する場
合は、特開昭60−140311の第２図に示すごとく、
３ａ，３ｂの駆動車輪、突張車輪といつた一般の
車輪では不可能と考えられる。つまり、管壁面に
車輪を強く押し付けて、その摩擦力で駆動力を得
る方法だと、駆動台車の長さにもよるが、15°位
が限度と考えられる。この場合車輪の押し付け力
を弱めて摩擦力を減少させて方向変更することは
動作上可能ではあるが、その場合駆動力が減少し
て走行できなくなる等の問題が生ずる。

また、後者の技術も、前者と同じ不利を有し、
その上マグネツトローラを使用しているため、鉄
管以外のものには適用できない。

更に、上記のピグ方式や、ワイヤ方式では、管
路の両端を開放しておく必要があり、土木費用が
高価なものとなる。また、ワイヤ方式の場合、曲
管等の内側（ワイヤロープが当接する側）とワイ
ヤロープの滑り摩擦により、曲管が摩耗したり、
あるいはワイヤロープが切断する等の問題があ
る。

また、従来の走行台車では、管軸回りの姿勢を
制御することはなされていなかつたから、牽引さ
れる作業台車の管軸回りの位置が変化するので、
管内の状態の位置の解析及び溶接の開始位置を一
定にする場合等に各種の不都合があつた。

また、従来の作業台車は、曲管部を通る場合に
対して特別の考慮がなされていなかつたので、曲
管部を通過する際に作業具等が曲管の内側に接触
して損傷することがあつた。

この発明は、上記の実状に鑑みてなされたもの
で、直管は勿論、マイターベンド管等の曲管の場
合にも問題なく使用でき、且つ走行台車の管軸回
りの姿勢が常に一定に制御されている管内溶接装
置を提供することを課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明の管内溶接装置は、駆動車輪により管
内を走行する走行台車に、溶接部の研磨、溶接等
を行う作業台車等を連結して構成される列車型の
管内溶接装置で、上記走行台車は、台車本体の中
央部からそれぞれ前方及び後方に向く複数のフレ
ームで、その基端部が上記本体に回動可能に設け
られたものと、上記フレーム中の走行方向に向く
ものの１つの先端部に設けられた台車の管軸回り
の姿勢を制御する方向制御輪と、上記フレーム中
の方向制御輪を備えたフレーム以外のフレームの
先端部に設けられた回転駆動される駆動車輪で、
車輪外周に沿つて複数のたる型ローラを走行方向
に直行する方向に回転自在に設けたものと、上記
駆動車輪及び方向制御輪を管内壁に向かい進退駆
動させるシリンダとから構成され、上記作業台車
は、本体の前後に半径方向に進退駆動されるよう
に設けられた車輪及び固定装置と、上記本体の中
間部に回転駆動されるように設けられた回転架台
と、この架台に管軸方向及び半径方向に移動され
るように設けられた作業具取付けアームと、この
取付けアームに走行中は中心に近く後退し、作業
時に管壁に向き移動されるように設けられた作業
具とから構成されているものである。

［作用］ 台車本体に、前、後方向に向いて回動可能に設
けられた複数のフレームの先端に駆動車輪が設け
られ、このフレームをシリンダにより管壁に向か
い回動させることにより、駆動車輪は管壁に押圧
されるので、所要の牽引力を得ることができる。

そして、駆動車輪の外周に沿つて複数のたる型
ローラが設けられ、このローラが管周方向に自在
に回転できるようになつているので、マイターベ
ンド曲管部を通過する場合にも、たる型ローラが
管壁との間で自在に回転するので、牽引力にロス
を生ずることなく、通過することができる。

また、進行方向に向くフレームの１つの先端部
に設けられた管壁に押圧される方向制御輪が設け
られ、この方向制御輪の向きを制御することによ
り、台車の管軸回りの姿勢が常に一定に制御され
る。

作業台車は本体前後に設けられた車輪により管
内の所定の位置まで牽引され、固定装置によりそ
の位置に固定される。走行中は、作業具を取付け
たアームを半径方向に中心に近い位置に引込める
と共に、作業具自体を中心に近く後退させること
により、曲管部通過時の損傷を防止することがで
きる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。

本発明の列車型の管内溶接装置は、例えば第１
図に示すように、前後の走行台車１０の間に溶接
台車５０及び制御台車５を連結して構成され、こ
れら台車間にワイヤリール２及びカプラー１が介
装されている。

走行台車１０の一実施例を、第２図〜第４図に
より説明する。

台車本体１１は断面が六角形状の管状体で、そ
の各辺の中央部にピン１３を有するベース１２が
固定されている。このピン１３に先端に駆動車輪
２０を有するフレーム１４，１４が前後方向に向
いて枢着されている。これらフレームの内、走行
方向に向き、且つ管の底に向いている１つのフレ
ーム１４′の先端部には方向制御輪４２が設けら
れている。

そして、本体１１の前後には、連結金物２６が
設けられ、この例ではワイヤリール２が自在接手
２７を介して連結されるようになつている。ま
た、曲管部を通過する際に、自在接手部で極端に
屈曲して走行に支障を生じないようにするため
に、第５図に示すように、連結されるリール２の
前端部２ａの外周部が当接する円錐部２８ａが形
成されたストツパーデイスク２８が設けられ、過
屈曲を防止するようになつている。そして、他の
連結部にも同様な過屈曲防止機構が設けられてい
る。

各フレーム１４は、左右の部材１４ａ，１４ｂ
を接続して構成され、両部材間に車輪駆動用のモ
ータ１５及び減速機１６が挟持されている。そし
て、モータ１５からの動力はベルト１７を介して
減速機１６に伝達され、減速機からの出力はチエ
ーン１８を介して駆動車輪２０に伝達されるよう
になつている。

駆動車輪２０は、フレーム２１の周りに、車輪
の外周を形成する曲率を有するたる型のローラ２
２で、その軸の回りに回転自在に枢着したもの
を、３個等配した車輪部材を、60°位相をずらし
て重ねて構成されている。こうして、車輪２０の
外周面は、６個のたる型ローラ２２によつて形成
され、管軸方向にスムースに進ことができ、且つ
たる型ローラ２２は管周方向に自在に回転できる
ようになつている。

そして、本体１１と各フレーム１４とにシリン
ダ２５が両端をピンを介して接続され、駆動車輪
２０は管内壁に押圧されるようになつている。

こうして、マイターベンド曲管部を通過する場
合にも、たる型ローラ２２が管壁との間で自在に
回転するので、牽引力に大きなロスを生ずること
なく、通過することができる。

次に、姿勢制御用のフレーム１４′の先端部に
方向制御輪４２を枢着するフレーム４３が設けら
れている。このフレーム４３従つて方向制御輪４
２は、モータ４４により垂直軸周りを回動制御さ
れるようになつている。そして、フレーム１４′
と本体１１との間にもシリンダ２５が設けられ、
方向制御輪４２は管内壁に押圧されるようになつ
ている。

そして、本体１１に、管軸周りの傾きを検出す
る重錘式の傾斜計４６が設けられ、この傾斜計か
らの信号によりモータ４４の回動角度が制御され
るようになつている。また、台車が曲管部を通る
場合には、傾斜計４６の出力信号が不安定になる
ので、管軸方向の傾斜を検出する傾斜計４７を設
け、この出力が所定の値を越えた場合には、傾斜
計４６による制御を中断するようになつている。
更に、フレーム４３の回動角度が所定の値を越え
ないようにするリミツトスイツチ４５がフレーム
１４′に設けられている。

こうして、傾斜計４６からの信号により方向制
御輪４２を垂直軸回りに回動させることにより、
方向制御輪４２が常に最低位置のあるように、台
車の管軸回りの姿勢を制御することができる。

上記により、走行台車の管軸回りの姿勢が常に
一定に制御されることによつて、これに牽引され
る例えば溶接作業台車の管軸回りの姿勢も一定に
制御される。こうして、溶接のスタート位置を真
上即ち時計の12時の位置にして半周ずつ下進溶接
することが簡単にできる。また、台車の上下方向
が常に一定になつているので、管内の状態の解析
等が容易にできる。

なお、案内ローラ４２の回転により、台車の走
行距離を検出するための距離計４８が制御輪４２
の軸に設けられている。

次に作業台車５０の一実施例を溶接作業台車の
場合について、第６図〜第９図により説明する。

本体５１である管状のメインフレームの中間部
に、パイプ状の回転架台６１が回転可能に設けら
れている。本体５１の前後に、フレーム５２が放
射状にそれぞれ４本設けられている。そして、そ
れぞれのフレーム５２に、一対の車輪５６がガイ
ド５３により案内されてモータ５４により半径方
向に進退するように設けられている。この場合、
管軸に対して対称に設けられた対をなす４組の車
輪が同調して、進退するように制御されている。
また、本体５１の前後には、固定装置５７として
のシリンダが中心を通る線上に対向してそれぞれ
２つ設けられ、シリンダヘツド５８を管内壁に当
接させて台車を固定するようになつている。そし
て、回転架台６１は、第９図に示すように、管状
本体５１の周りに設けられたラツクに噛合うピニ
オン６２を架台に設け、このピニオンを回転駆動
することにより、本体の周りに回転駆動されるよ
うになつている。

そして、メーンフレーム５１の前後には連結金
具２６が設けられ、走行台車等が自在接手２７を
介して連結されるようになつている。また、曲管
部を通過する際に、自在接手部で極端に屈曲して
走行に支障を生じないようにするために、前述の
過屈曲防止機構の１部であるストツパーデイスク
２８が設けられている。

架台６１に管軸方向ブラケツト６３が設けら
れ、このブラケツト上をスライダー６４が、モー
タ６５により駆動されて管軸方向に移動されるよ
うになつている。このスライダー６４に、上下方
向ブラケツト６６が取付けられ、このブラケツト
上をスライダー６７がモータ６９により半径方向
に移動されるようになつている。そして、このス
ライダー６７に、作業具を取付けるアーム６８が
取付けられている。

アーム６８の下端部中央に作業具としての溶接
トーチ７０が取付けられ、モータ７１により、走
行中は、第８図に示すように倒伏し、作業時には
第９図に示すように起立されるようになつてい
る。また、アーム６７の下端部両側には、溶接部
を照明するための照明装置７４及びカメラ７３が
設けられている。

そして、走行時には、モータ５４により管軸に
対して対称に設けられた対をなす車輪５６を半径
方向に引戻す。また、第８図に示すように、アー
ム６８をモータ６９（第６図）により中心近くに
引込めると共に、トーチ７０をモータ７１により
倒伏させることにより、各機器を二点鎖線で示す
円内に全て収める。こうして、曲管部通過時に作
業具等が曲管の内側に接触して損傷することを防
止する。

一方、作業時には、走行台車１０により作業台
車５０を管内の所定の位置まで移動し、車輪５６
を押し出すと共に、固定装置であるシリンダ５７
によりヘツド５８を押し出して台車を所定の位置
に固定する。そして、第９図に示すように、モー
タ７１によりトーチ７０を起立させ、トーチ７０
を管壁に近付けるようにアーム６８を移動させ
る。この状態で、トーチ７０を溶接部に一致させ
るべく、モータ６５によりスライダー６４を管軸
方向に移動させることにより、位置決めする。こ
うして、トーチ７０が位置決めされたら、トーチ
を作動させると共に、回転架台６１をピニオン６
２により回転させて溶接作業を行う。この場合、
溶接のスタート位置を真上即ち時計の12時の位置
とし、トーチ７０を時計回りに半周させて時計の
６時の位置まで下進溶接し、ついで12時の位置か
ら反時計回りに半周させて６時の位置まで下進溶
接して、全周を溶接する。

次に、作業具としてグラインダーを備えた研磨
台車について、第１０，１１図により説明する。
これは、上記実施例とは、作業具としてのグライ
ンダー８０のアーム６８への取付け方が異なつて
いるだけである。即ち、グラインダー８０の基端
部がアーム６８に回動可能に枢着され、シリンダ
８１により、走行中は先端部が第１１図に実線で
示す位置まで後退され、二点鎖線で示す円内に収
まり、また作業時には一点鎖線で示す位置に繰り
出されるようになつている。

この場合にも、作業具を溶接トーチとした上記
実施例の場合と同様にして、走行及び研磨作業を
行うことができる。

次に、この溶接装置により既設の管内の溶接部
の補修を行う場合の作業手順の一例に付いて説明
する。

第１図に示す例では、作業台車５０として溶接
台車が組込まれているが、一般的には溶接に先だ
つて溶接部の研磨を行う必要があるので、研磨台
車に置換える。走行台車１０の牽引能力に余裕が
あれば、研磨台車を同時に組込んでもよい。

先頭の走行台車１０の前面には、照明装置及び
カメラ等が設けられ、溶接部を検知、観察すると
共に、ドレツサーカツプリング等台車の車輪が乗
り越えねばならない場所を検知するようになつて
いる。

こうして検知された溶接位置に研磨台車を位置
させ、前述の操作により溶接部の研磨を行う。

その後、研磨台車を溶接台車に置換えて、上述
の手順により溶接作業を行う。

［発明の効果］ この発明の管内溶接装置は上記のようなもの
で、直管部及び一定のＲを有する曲管部は勿論、
マイターベンド管部を何等問題なく走行すること
ができる。そして、台車の管軸回りの姿勢が常一
定に制御されるので、各種の作業がやり易くな
る。

また、作業台車は、作業用機器に何等損傷を及
ぼすことなく、曲管部を通過することができる。
そして、作業台車を管内の所定の位置に固定後、
作業具を管軸方向に位置決めして、安定した作業
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の全体構成の１例を示す説
明図、第２図〜第４図はこの発明の走行台車の１
例を示すもので、第２図は側面図、第３図は正面
図、第４図は１組の前後フレームの底面図、第５
図は過屈曲防止機構の１例を示す説明図、第６図
及び第７図は本発明の作業台車の一実施例を示す
側面図と正面図、第８図及び第９図はそれぞれ要
部の走行中及び作業中の位置関係を示す正面図、
第１０図及び第１１図は、作業台車の他の実施例
の側面図と正面図である。 １０……走行台車、１１……本体、１４……フ
レーム、１４′……方向制御フレーム、２０……
駆動車輪、２２……たる型ローラ、２５……シリ
ンダ、４２……方向制御輪、５０……作業台車、
５１……本体、５６……車輪、５７……固定装
置、６１……回転架台、６８……アーム、７０…
…トーチ、８０……グラインダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動車輪により管内を走行する走行台車に、
   溶接部の研磨、溶接等を行う作業台車等を連結し
   て構成される列車型の管内溶接装置で、 上記走行台車は、台車本体の中央部からそれぞ
   れ前方及び後方に向く複数のフレームで、その基
   端部が上記本体に回動可能に設けられたものと、
   上記フレーム中の走行方向に向くものの１つの先
   端部に設けられた台車の管軸回りの姿勢を制御す
   る方向制御輪と、上記フレーム中の方向制御輪を
   備えたフレーム以外のフレームの先端部に設けら
   れた回転駆動される駆動車輪で、車輪外周に沿つ
   て複数のたる型ローラを走行方向に直行する方向
   に回転自在に設けたものと、上記駆動車輪及び方
   向制御輪を管内壁に向かい進退駆動させるシリン
   ダとから構成され、 上記作業台車は、本体の前後に半径方向に進退
   駆動されるように設けられた車輪及び固定装置
   と、上記本体の中間部に回転駆動されるように設
   けられた回転架台と、この架台に管軸方向及び半
   径方向に移動されるように設けられた作業具取付
   けアームと、この取付けアームに走行中は中心に
   近く後退し、作業時に管壁に向き移動されるよう
   に設けられた作業具とから構成されている 管内溶接装置。